gov-civil-vilareal.ptKiek planetų gali gyventi viena žvaigždė? Pasirodo, apie 6.
>Kiek planetų gali gyventi aplink vieną žvaigždę?
Mūsų Saulės sistemoje tik viena planeta iš tikrųjų yra tinkama gyventi siaurąja to žodžio prasme: Žemė. Marsas per šaltas, oras per plonas, o Venera - priešingai.
Bet ... tai atsitiktinumas. Jei sukeistumėte Marso ir Veneros pozicijas ir galbūt pakeistumėte didelę Veneros atmosferos dalį, jų temperatūra mums būtų labiau tinkama*. Taip yra todėl, kad abu yra mūsų Saulėje gyvenamoji zona , atstumas nuo mūsų žvaigždės, kur planetos paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo.
Gyvenamosios zonos idėja yra šiek tiek niūri, nes skystas vanduo priklauso nuo skalbinių sąrašo kitų dalykų, įskaitant atmosferos egzistavimą, tai, kas jame yra ir dar daugiau. Tačiau tai yra naudinga sąvoka, kol į ją nežiūrite per daug atidžiai†.
Taigi techniškai trys planetos skrieja aplink Saulę jos gyvenamojoje zonoje. Bet kiek galėtų ar tau ten tinka?
Meno kūrinys, kuriame pavaizduota planetų sistema TRAPPIST-1, septynios Žemės dydžio planetos, skriejančios aplink vėsią raudonąją nykštukę. Kreditas: NASA/JPL-Caltech
Tam tikru skaičiumi jūs pasiekėte ribą. Ribotas kosmoso regionas reiškia, kad planetos per arti viena kitos. Jie sąveikautų gravitaciniu būdu ir prasidėtų dangiški šuoliai: jie sukeltų chaosą, o kai kurių planetų ar planetų orbita būtų sujaukta, numestų į Saulę arba visiškai pašalintų iš sistemos.
Be to, žvaigždės gyvenamoji zona priklauso nuo to, kaip karšta. Kai skaičiuoji, pamatai, kad šauni raudona nykštukė turi mažą, siaurą, o masyvi mėlyna žvaigždė turi didžiulę gyvenamąją zoną, kuri tęsiasi ilgą kelią.
Taigi, kai žvelgiame į kitas žvaigždes, ar turėtume tikėtis pamatyti tokias sistemas kaip mūsų, kuriose yra nedaug planetų gyvenamojoje zonoje, ar ten gali būti daugiau įdarų?
Astronomų komanda pažvelgė į tai , naudojant programinę įrangą, kuri apskaičiuoja planetų sistemos sunkumą ir judėjimą laikui bėgant, kad patikrintų stabilumą. Tam tikros žvaigždės masės atveju jie apskaičiavo gyvenamosios zonos dydį, tada vieną Žemės masės planetą padėjo vidiniame zonos krašte, kitą-išoriniame krašte ir tada pridėjo tolygiau išdėstytus atstumus tarp dviejų. Kiekvienos rūšies žvaigždės simuliaciją atliko iš viso 5, 6 ir 7 planetose, leisdamos simuliacijai pereiti 100 milijonų vidinės planetos orbitų, kad būtų galima ilgai žaisti.
Tai, ką jie rado, yra gana šaunu . Labai mažos masės žvaigždėms, tarkime, 0,1 karto didesnę už Saulės masę, jokia sistema nėra stabili. Gyvenamoji zona yra per siaura, todėl planetos visada sąveikauja. Tačiau pakilus iki žvaigždžių, kurių Saulės masė yra 0,2 karto didesnė (vis dar gana maža, todėl čia kalbame apie raudonuosius nykštukus), zona pakankamai išsiplėtė, kad kiekvieną 5 planetų sistema buvo stabili. Žvaigždėms, kurių Saulės masė yra maždaug 0,7 karto, taip pat puikiai sekasi 6 planetų sistemos.
Meno kūrinys, vaizduojantis žvaigždę su keliomis aplink ją besisukančiomis planetomis. Kreditas: NASA/JPL-Caltech/R. Žala (IPAC)
Kai kuriose siaurose žvaigždžių masėse 7 planetų sistemos taip pat yra stabilios. Manytumėte, kad masyvesnė žvaigždė reiškia didesnę gyvenamąją zoną, todėl tilptų daugiau planetų, tačiau tame veržliarakyje yra beždžionė: Rezonansai . Jei vienos ar kelių planetų orbitos periodai yra paprastos viena kitos trupmenos, pvz., 2: 1 arba 5: 4, jos periodiškai traukia viena kitą, pridėdamos arba pašalindamos orbitos energiją. Tai tarsi spardymas kojomis reikiamu metu sūpynėmis, sustiprinantis jūsų judesį.
Tačiau šiuo atveju rezonansai gali sukelti sistemos pražūtį. Tam tikro dydžio gyvenamosiose zonose ir žvaigždžių masėse planetos patiria rezonansą, o orbitos tampa nestabilios. Štai kodėl mažesnės masės žvaigždė gali išlaikyti daugiau planetų nei didesnė. Mažesnės žvaigždės gyvenamojoje zonoje gali nebūti rezonanso, tuo tarpu didesnės žvaigždės.
Taip pat yra ir kita problema, ir tai tiesiogine prasme yra didžiulė: milžiniškos planetos, skriejančios aplink gyvenamąją zoną. Jie daro įtaką vidinėms planetoms ir gali sukelti dar daugiau nestabilumo, todėl sunkiau supakuoti žvaigždės gyvenamąją zoną su Žemės dydžio planetomis. Jei žvaigždei trūksta tų milžiniškų planetų, viskas gerai, bet jei ji turi vieną ar daugiau - kaip ir mūsų - tai gali rimtai sumažinti stabilių planetų gyvenamųjų zonų orbitų skaičių.
Taip pat reikia atkreipti dėmesį į subtilesnius dalykus. Žvaigždei senstant ji įkaista, todėl jos gyvenamoji zona juda į išorę. Planeta, skriejanti aplink žvaigždės gyvenamosios zonos vidinį kraštą, po kelių milijardų metų gali tapti nepatogiai šilta.
Be to, jie nežiūrėjo į mažesnės masės planetas (pvz., Marsą) ar planetas, esančias elipsės formos orbitose. Šiek tiek pakreipus orbitą, rezonansai taip pat gali nesutvarkyti dalykų. Akivaizdu, kad čia yra vietos atlikti daugiau simuliacijų šiuo klausimu.
pagalvės metodas skirtas
TRAPPIST-1 planetinė sistema (viduryje) gali visiškai tilpti Merkurijaus orbitoje (apačioje), tačiau trys planetos yra savo vėsios žvaigždės gyvenamojoje zonoje. Palyginimui taip pat parodyta, kad keturi dideli Jupiterio mėnuliai yra skalėje (viršuje). Kreditas: NASA/JPL-Caltech
Vis dėlto praeis šiek tiek laiko, kol šią prognozę bus galima patikrinti tikroje Visatoje. Nustatyti, kad daug planetų aplink žvaigždę yra reta („TRAPPIST-1“ kol kas yra viena iš nedaugelio išimčių) ir sunkiau sekasi masyvesnėms žvaigždėms, kai planetos yra toliau nuo žvaigždės; mūsų geriausi aptikimo metodai puikiai tinka artimesnėms planetoms .
Bet ko išmokti! Ar gyvenamojoje zonoje rasime sistemas su 5 planetomis? Ir jei taip, kiek iš tikrųjų bus tinkami gyventi?
Visata yra gana šauni vieta ir mėgsta įvairovę. Jei reiktų lažintis, sakyčiau, kad tokios sistemos egzistuoja. Retas, bet ten. Kiek laiko užtruks, kol jį surasime?
* Mums vis tiek reikia duoti jiems deguonies ir tikriausiai pakeisti CO2 azotu, bet eik su manimi čia.
† Taip pat, aplink dujų milžinus galima turėti požeminius vandenynus lediniuose mėnuliuose , taigi vėlgi gyvenamosios zonos koncepcija yra šiek tiek ribota. Tai labiau gera vieta pradėti, nei tada, kai reikia ieškoti klestėjimo vietų Visatoje.
