gov-civil-vilareal.ptNaujų planetų kartelė rodo, kad mūsų Saulės sistema yra labai keista, ir mes nežinome, kodėl
>Na, tai tikrai labai šauni žinia Astronomai išleido naują egzoplanetų - svetimų planetų, besisukančių aplink kitas žvaigždes - katalogą, aptiktą erdvėlaivio „Kepler“. 2335 patvirtintų planetų, dar 1700 laukia patvirtinimo. Iš jų, 30 patvirtinta, kad jie yra maždaug Žemės dydžio ir skrieja aplink žvaigždžių gyvenamąsias zonas, dar 20 laukia patvirtinimo!
Tai nuostabu . Nauji rezultatai prideda 219 naujų egzoplanetų kandidatų, iš kurių 10 yra Žemėje.
Dabar tai prašmatni naujiena (kurią paaiškinsiu per sekundę). Tačiau įdomesnė mokslinė naujiena yra ta, kad jie nustatė, kad planetų trūkumas yra maždaug 1,5–2,5 karto didesnis už Žemės skersmenį. Atrodo, kad žvaigždėms patinka sukurti maždaug tokio dydžio planetas, tada pereikite prie maždaug 2,5 karto didesnio mūsų dydžio dydžio. Kodėl? Ir kodėl mes nematome tokių planetų mūsų saulės sistema?
Gerai, kol aš to nepadarysiu, padarykime viską, kas tau patinka.
Kepleris yra kosminė observatorija, skirta žiūrėti į vieną dangaus vietą, kurioje yra apie 150 000 žvaigždžių. Idėja yra ta, kad jei žvaigždė turi planetas, o planetos orbita matoma kraštine nuo Žemės, tada, kai planeta praeis tiesiai priešais žvaigždę, matysime žvaigždės ryškumo kritimą. Tai tarsi mini užtemimas, vadinamas a tranzitas .
Aš visa tai paaiškinu egzoplanetų epizodas „Crash Course Astronomy“ :
Avarijos kurso astronomija: egzoplanetosPlanetų paieškai reikia laiko, nes reikia laukti ne tik planetos tranzito, bet ir įvykti vėl , ir tada vėl a trečias laikas. Vieną kritimą gali sukelti įvairios problemos, pvz., Žvaigždžių dėmės (pvz., Saulės dėmės, bet ant kitų žvaigždžių) arba kitos regėjimo lauko žvaigždės, turinčios įtakos ryškumo rezultatams. Antrasis kritimas nustato, kas gali būti egzoplanetos metai (vienas kritimas, paskui kitas - visa orbita vėliau), tačiau tikrasis pasitikėjimas ateina tada, kai trečiasis matomas po antrojo su pastoviu laiku (kitaip tariant, kitas egzoplanetos orbitinis laikotarpis vėliau). Tada galite būti tikri, kad radote planetą.
Laikui bėgant buvo išleisti katalogai su dabartiniais „Kepler“ duomenimis, ir tai yra aštuntasis toks katalogas. Šis naujasis apima pirmuosius ketverius misijos metus, o astronomai visiškai perdirbo visus duomenis, įskaitant naujus ir sudėtingesnius metodus, sukurtus per tą laiką nuo pirmojo tokio išleidimo.
Jei planetos orbita yra nukreipta į mus, mes nematome tranzito. Jei tai yra kraštas, mes tai darome. Kreditas: Gregas Loughlinas
pinigų angelų numeriai
Yra du svarbūs duomenų aspektai. Vienas yra laikotarpis tarp kritimų, kuris nurodo planetos metų ilgį ir atstumą nuo žvaigždės (Kepleris pavadintas astronomo Johanneso Keplerio vardu, kuris išsiaiškino, kad Saulės sistemos planetos orbitinis laikotarpis yra matematiškai susijęs su savo atstumą nuo Saulės ir kurį galima apibendrinti planetai, skriejančiai aplink bet kurią žvaigždę). Tai taip pat apytiksliai pasako, kokia karšta planeta! Jūs taip pat turite žinoti atstumą, taip pat žvaigždės temperatūrą ir dydį; vėsesnė žvaigždė, kaip raudona nykštukė, gali turėti planetą, skriejančią aplink ją arčiau aplink Merkurijų, skriejančią aplink Saulę, tačiau būti vėsesnė už Žemę.
Kitas aspektas yra užblokuota žvaigždžių dalis. Tai parodo planetos dydį, darant prielaidą, kad žinote žvaigždės dydį, kurį daugeliu atvejų mes darome iš stebėjimai naudojant Keko observatoriją .
Peržiūrėję visus duomenis, astronomai rado 219 naujų galimų egzoplanetų (prieš patvirtinant, kad jos priskiriamos kandidatams). Iš jų 10 yra ne tik maždaug tokio pat dydžio kaip Žemė, bet ir skrieja reikiamu atstumu nuo savo šeimininkės žvaigždės, kad būtų vidutinio klimato, kaip astronomai vadina gyvenamąja zona. Tai maždaug atitinka temperatūros diapazoną, kurio reikia, kad jo paviršiuje būtų skystas vanduo, kaip tai darome čia, geroje Žemėje. Tai ne vienintelis dalykas, kurio reikia gyvybei atsirasti, bet tai gera vieta pradėti.
Šiame naujame kataloge iš viso žinomų Žemės dydžio planetų, skriejančių gyvenamojoje zonoje, yra 30.
Tai yra daug . Žinau, kad tai skamba nedaug iš 150 000 žvaigždžių, tačiau atminkite, kad ne visos planetos skrieja aplink žvaigždes, žiūrint iš Žemės. Dauguma jų yra kampu, todėl iš mūsų pusės jie praleidžia savo žvaigždes, o mes nematome tranzito. Statistiškai kalbant, mes praleidžiame bent 99% jų! Taigi iš tikrųjų tame dangaus lopinėlyje „Kepler“ laikrodžiai tikriausiai yra 3000 Žemės dydžio planetų jų gyvenamosiose zonose.
Bet palaukite, yra daugiau: galaktikoje yra šimtai milijardų žvaigždžių. Ekstrapoliuojant naiviai, tai reiškia, kad Paukščių take yra milijardai tokių planetų.
Milijardai .
Oho.
Meno kūrinys, vaizduojantis į Žemę panašią planetą, skriejančią aplink svetimą žvaigždę. Kiek iš šių planetų egzistuoja Paukščių take? Tikriausiai milijardai. Kreditas: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle
[Meno kūrinys, vaizduojantis Žemės dydžio, net į Žemę panašią planetą, skriejančią aplink svetimą žvaigždę. Kiek iš šių planetų egzistuoja Paukščių take? Kreditas: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle]
Bet tai taip pat reiškia ką nors kita. Radus vieną objektą, sunku daug sužinoti apie objektų klasę, kuriai jis priklauso. Turite tik vieną pavyzdį! Jei džiunglėse randate keistą driežą, tai įdomu, tačiau tai tik parodo, kad tokie driežai egzistuoja. Ar yra didesnių? Mažesnis? Kiek jų ten yra? Kaip jie valgo, kur gyvena, kaip jie susiję su kitais driežais?
Tas pats ir su planetomis. Surasti vieną yra puiku. Egzoplanetos egzistuoja! Tai didžiulė naujiena.
Tačiau mokslas iš tikrųjų prasideda, kai randame daugiau. Daug daugiau. Tūkstančiai daugiau. Štai čia prasideda egzoplanetinė zoologija.
Ir štai kur mes esame dabar. Kai Keplerio kataloge yra tūkstančiai egzoplanetų, tendencijos pradeda ryškėti. Daugelis rastų planetų yra dujų milžinai, tokie kaip Jupiteris, kai kurios netgi daug masyvesnės. Akivaizdu, kad buvo rasta daug Žemės dydžio planetų ir daug mažesnių nei Neptūnas.
Tačiau šis naujas katalogas rodo kažką labai keisto : Astronomai rado daug planetų, kurios yra maždaug tokio pat dydžio kaip Žemė, iki maždaug 1,5 karto didesnės už mūsų skersmenį. Bet tada staiga skaičius sumažėja. Kai pateksite į planetas, kurios yra dvigubai didesnės už Žemę, skaičiai vėl padidės. Tai buvo matyti senesniuose duomenyse, tačiau dabar duomenys yra pakankamai išsamūs, kad parodytų, jog tai nėra gedimas. Tai statistiškai reikšminga; tai yra tikra.
Egzoplanetų dydžių histograma: rastų planetų skaičius (vertikali ašis) pavaizduotas pagal planetos dydį (horizontali ašis). Atkreipkite dėmesį į dioptiją tarp 1 ir 2 Žemės masių. Palyginimui parodyti dviejų egzoplanetų kūriniai. Kreditas: NASA/Ames/Caltech/Havajų universitetas (B. J. Fultonas)
Tai labai įdomus. Apatiniame gale mes šias planetas vadiname superžemėmis, o viršutiniame-mini Neptūnai (Neptūnas yra maždaug 4 kartus platesnis už Žemę). Tiesą sakant, pagal skaičių mini Neptūnai yra labiausiai paplitusi planetos rūšis, randama Keplerio mėginyje!
Tai irgi įdomu. Saulės sistemoje neturime superžemės ar mini Neptūno. Dėl tam tikrų priežasčių, labiausiai paplitusių galaktikos planetų nėra aplink mūsų Saulę .
Tai mums sako kažką svarbaus, nors neaišku, kas tai yra. Vis dėlto galime spėti. Planetos susidaro iš besisukančio medžiagos disko aplink jauną žvaigždę, vadinamą protoplanetiniu disku . Išsami informacija yra sudėtinga, tačiau paprastai pirmiausia susidaro maži grūdeliai, o po to jie tampa didesni, kai susiduria ir prilimpa prie kitų grūdų. Per milijonus metų jie išbrinksta iki vieno kilometro (mes vadiname šias planetas), ir jie susiduria, kad susidarytų daug didesnės, tūkstančio kilometrų pločio protoplanetos.
Brėžinys, rodantis ryšį tarp planetų. Viskas iš protoplanetinio disko; vieni auga pakankamai dideli, kad taptų dujų milžinais, kiti lieka maži kaip Žemė. Tačiau kai kurie maži auga iki mini Neptūno. Visos trys planetų grupės yra skirtingos. Kreditas: NASA/Kepler/Caltech (T. Pyle)
Tai tampa tikrų planetų, tokių kaip Žemė, branduoliais. Jei medžiaga baigiasi, kol protoplaneta pasiekia Žemės dydį, ji nustoja augti. Bet jei vis dar yra daiktų, jie gali išaugti. Kai jis pasiekia maždaug 1,5 karto didesnį nei Žemės skersmenį (tai reikštų, kad jis būtų daugiau nei 3 kartus didesnis už Žemės masę*) gravitacija tampa pakankamai stipri, kad pradėtų sulaikyti lengvesnes dujas, tokias kaip vandenilis ir helis. Tai jaunos planetos momentas, nes aplinkui yra daug tų dujų. Jis gali išaugti daug didesnis, peršokdamas spragą, kad taptų mini Neptūnu (bent jau; jis gali išaugti ir tapti tikru dujų milžinu, tokiu kaip Saturnas ar Jupiteris, tačiau tai yra rečiau nei mini Neptūnai).
Bent jau toks dabartinis mąstymas. Bet jei tai tiesa, kodėl čia nėra šių superžemių ar mini Neptūnų, skriejančių aplink Saulę? Tai nesuprantama. Hipotezių gausu, viena susijusi su Jupiteriu. Kai jis išaugo, Jupiteris būtų sąveikavęs su protoplanetiniu disku, migruodamas link Saulės, nes jis pritraukė medžiagos iš disko. Jis sujaudino diską ir visos susidariusios protoplanetos būtų susimušusios viena į kitą, skraidydamos nuolaužomis. Didžioji dalis to buvo išmesta iš vidinės Saulės sistemos, tačiau tai, kas liko, sudarė tas planetas, kurias matome dabar. Kadangi medžiagos buvo mažiau, antrosios kartos planetos, esančios vidinėje Saulės sistemoje, yra mažesnės. Po to gravitacinė sąveika su Saturnu atitraukė Jupiterį, ir mes turime sistemą, kurią matome dabar.
Tai gali būti teisinga arba ne; astronomai dar tik pradeda tai išsiaiškinti! Tik pažvelgus į mūsų pačių saulės sistemą, sunku žinoti, kas yra kas. Lyginimas ir kontrastavimas yra puikus būdas atskleisti paslaptingą mūsų vietos sistemos kilmę ir augančius skausmus, o gera žinia yra ta, kad dabar turime daug kitų planetinių sistemų, su kuriomis galime palyginti savo.
Tai ne toks švelnus priminimas apie vieną nuostabiausių astronomijos aspektų: kai žvelgiame į Visatą, žiūrime ir tyrinėjame objektus, kuriuos randame trilijonais už trilijonų kilometrų, pastebime, kad suprantame savo namus geriau.
Jei tai būtų vienintelė priežastis, kodėl mes dirbome mokslą, tai vien to būtų verta.
*Planetos masė priklauso nuo jos tūrio, o tūris didėja kaip spindulio kubas. Taigi planeta, 1,5 karto platesnė už Žemę, turi 1,5 x 1,5 x 1,5 = 3,4 Žemės masės. Tai apytikslis įvertinimas, tačiau pakankamai artimas. Esmė ta, kad gravitacija yra daug stipresnė.
[Aukščiausio vaizdo kreditas: N ASA/JPL-Caltech ]
