Terestrické exoplanety a jejich vývoj

Abstract

Terestrické exoplanety, tedy planety podobné Zemi nacházející se mimo sluneční soustavu, předsta- vují rozmanitý statistický soubor, umožňující lépe porozumět jejich formaci, historii a vnitřní i orbitální dynamice. Exoplanety nacházející se v těsné blízkosti své mateřské hvězdy jsou vystaveny silné slapové interakci, jež má za následek disipaci mechanické energie (slapové zahřívání), změnu rotační frekvence planety a také vývoj oběžné dráhy. Tradičně užívané teorie slapového vývoje dráhy předpovídají uchy- cení planet na výstředné dráze do stavu pseudo-synchronní rotace, kdy je jejich rotační frekvence vyšší než frekvence oběžná. Tento jev ovšem neodpovídá pozorování měsíců ve sluneční soustavě a jedná se spíše o důsledek zjednodušených reologických předpokladů. V předkládané práci se zaměřujeme na numerický výpočet slapového vývoje oběžné dráhy pro planetu popsanou viskoelastickou Maxwellovou reologií v jednoplanetárním systému. Nacházíme rovnovážné rotační stavy, mezi nimiž se objevují spin- orbitální resonance, a diskutujeme jejich souvislost s minimy slapového zahřívání. Uchycení ve spin- orbitální resonanci má za následek také nerovnoměrné ozáření povrchu, a tedy nerovnoměrné rozložení povrchových teplot, ovlivňující vnitřní dynamiku planety. Druhým tématem této...

Observations of terrestrial exoplanets provide a unique statistical set that may improve our knowl- edge of their formation, structure as well as internal and orbital evolution. Close-in extrasolar planets are subjected to strong stellar tides, resulting in an extensive dissipation of mechanical energy (tidal heating), long-term orbital evolution and evolution of the rotational frequency. For the exoplanets on eccentric orbits, the traditional tidal theories predict locking into pseudo-synchronous spin states, for which the rotational frequency is slightly higher than the orbital frequency. Such predictions are, how- ever, in contradiction with the observations of moons in the Solar system, and are a consequence of simplified rheological assumptions. Here, we focus on a numerical approach to the tidal evolution of planetary orbit and rotation in a single-planet system, assuming a Maxwell viscoelastic rheology. We find equillibrium spin states, including the spin-orbit resonances, and discuss their connection with the minima of tidal heating. Locking into a spin-orbit resonance results in an irregular insolation pattern and an unequal surface temperature distribution, affecting the internal dynamics of the planet. The second part of the thesis therefore deals with the evaluation of the surface temperature and...