Наскільки великими можуть бути планети

Де пролягає невидима лінія між планетою та субзоряним об’єктом?

Визначення природи космічного тіла зазвичай залежить від його маси. Зорі визначаються як об'єкти з достатньою масою для запуску термоядерного синтезу водню в ядрі. Субзоряні об'єкти, навпаки, мають масу нижче цього порогу, який становить приблизно 80 мас Юпітера. У цьому діапазоні існують як планети, так і коричневі карлики, проте точна межа між ними залишається предметом наукових дискусій, пише 24 Канал.

Традиційним критерієм розмежування вважається здатність об'єкта підтримувати горіння дейтерію – важкого водню. Вважається, що для запуску цієї реакції об'єкт повинен мати масу не менше 13 мас Юпітера. Об'єкти, маса яких перевищує цю межу, класифікуються як коричневі карлики, або "зірки-невдахи", оскільки вони занадто масивні для планет, але недостатньо важкі для повноцінних зірок.

Проте горіння дейтерію триває недовго і мало впливає на подальшу еволюцію тіла, що робить цей критерій дещо довільним.

Розмір і маса

Цікаво, що фізичний розмір (радіус) об'єкта не завжди зростає пропорційно його масі. Об'єкти в діапазоні від однієї маси Юпітера до маломасивних зірок мають приблизно однаковий радіус. Це пояснюється властивостями виродженого газу: при збільшенні маси щільність зростає, але об'єм залишається майже незмінним.

Наприклад, газовий гігант HAT-P-67 b має радіус у два рази більший за юпітеріанський, але його маса становить лише близько третини маси Юпітера. Такі планети називають "роздутими". Причиною їхнього аномального розміру може бути вертикальна адвекція тепла з верхніх шарів атмосфери вглиб.

Альтернативні ідеї

Деякі вчені пропонують нове визначення, засноване на зв'язку маси та щільності. Згідно з цим підходом, газові гіганти та коричневі карлики утворюють єдину "послідовність газових планет" у діапазоні від 0,3 до 60 мас Юпітера. Межа у 0,3 маси Юпітера (приблизно 100 мас Землі) є точкою мінімальної щільності, яка відокремлює планети, де домінують водень та гелій, від менш масивних крижаних або кам'янистих світів.

Механізм формування

Також важливо враховувати механізм формування. Планети зазвичай утворюються в акреційних дисках навколо новонароджених зірок шляхом поступового накопичення пилу, гальки та газу. Натомість коричневі карлики можуть народжуватися подібно до зірок – у результаті гравітаційного колапсу газових хмар.

Дослідження екзопланети TOI-849b, яка має радіус Нептуна, але масу в 39 разів більшу за земну, показує, що існують і "невдалі газові гіганти", які втратили свою оболонку. Найважчим серед відкритих коричневих карликів є SDSS J0104+1535, маса якого у 90 разів перевищує масу Юпітера, хоча за розміром він може бути навіть меншим за Юпітер.