gov-civil-vilareal.ptMitu elamiskõlblikku planeeti võib ühel tähel olla? Selgub, umbes 6.
>Mitu elamiskõlblikku planeeti saab tiirutada ühe tähe ümber?
Meie päikesesüsteemis on selle kitsas tähenduses elamiskõlblik vaid üks planeet: Maa. Marsil on liiga külm ja õhuke õhk ning Veenusel on vastupidi.
Aga… see on juhus. Kui te vahetaksite Marsi ja Veenuse positsioone ning vahetaksite ära märkimisväärse osa Veenuse atmosfäärist, sobiks nende temperatuur meile palju paremini*. Seda seetõttu, et mõlemad on meie Päikeses elamiskõlblik tsoon , kaugus meie tähest, kus planeedi pinnal võib olla vedel vesi.
Elamiskõlbliku tsooni idee on natuke räpane, sest vedela vee olemasolu sõltub pesu nimekirjast, mis sisaldab muid asju, sealhulgas atmosfääri olemasolu, selle sisu ja palju muud. Kuid see on kasulik mõiste seni, kuni te seda liiga tähelepanelikult ei vaata†.
Nii et tehniliselt tiirleb Päikese ümber selle elamiskõlblikus tsoonis kolm planeeti. Aga kui palju võiks kas sa sobid sinna?
Kunstiteos, mis näitab planeedisüsteemi TRAPPIST-1, seitset Maa-suurust planeeti, mis tiirlevad laheda punase kääbuse ümber. Krediit: NASA/JPL-Caltech
Mõne numbri korral jõuate piirini. Kosmose piiratud piirkond tähendab, et planeedid läheksid üksteisele liiga lähedale. Nad suhtleksid gravitatsiooniliselt ja tekiksid taevalikud liigutused: nad tekitaksid kaose ja mõne planeedi või planeedi orbiit oleks segi aetud, kukutades need Päikesesse või eemaldades need süsteemist täielikult.
Samuti sõltub staari elamistsoon sellest, kui kuum see on. Kui teete matemaatikat, leiate, et lahedal punasel päkapikul on väike kitsas, massiivsel sinisel tähel aga tohutu elamiskõlblik tsoon, mis ulatub kaugele.
Nii et kui me vaatame teisi tähti, kas peaksime nägema selliseid süsteeme nagu meie, kus on vähe planeete elamiskõlblikus tsoonis, või võib seal olla rohkem täidist?
Astronoomide meeskond vaatas seda , kasutades tarkvara, mis arvutab stabiilsuse kontrollimiseks planeedisüsteemi gravitatsiooni ja liikumise aja jooksul. Teatud tähemassi jaoks arvutasid nad välja elamiskõlbliku tsooni suuruse, seejärel paigutasid ühe Maa-massiga planeedi tsooni siseserva, teise välisserva ja lisasid seejärel nende vahel ühtlasema vahemaa. Igasuguste tähtede puhul viisid nad simulatsiooni kokku 5, 6 ja 7 planeedile, lastes simulatsioonil kulgeda 100 miljoni siseplaneedi orbiidiga, et anda asjadele palju aega mängida.
See, mida nad leidsid, on päris lahe . Väga väikese massiga tähtede puhul, näiteks 0,1 korda Päikese massist, pole ükski süsteem stabiilne. Elamiskõlblik tsoon on liiga kitsas, nii et planeedid suhtlesid alati. Kui aga jõuate tähtedeni, mille mass on Päikesest 0,2 korda suurem (ikka päris madal, seega räägime siin punastest kääbustest), laienes tsoon piisavalt iga 5-planeedi süsteem oli stabiilne. Tähtede puhul, mille mass on umbes 0,7 korda Päikese mass, lähevad ka kuue planeedi süsteemid päris hästi.
Kunstiteos, mis kujutab tähte, mille ümber tiirleb mitu planeeti. Krediit: NASA/JPL-Caltech/R. Vigastus (IPAC)
Mõne kitsa tähevahemiku puhul on ka 7-planeedilised süsteemid stabiilsed. Võiks arvata, et massiivsem täht tähendab suuremat elamiskõlblikku tsooni, nii et sinna mahuks rohkem planeete, kuid selles mutrivõtmes on ahv: Resonantsid . Kui ühel või mitmel planeedil on orbitaalperioodid, mis on üksteisest lihtsad murdosad, näiteks 2: 1 või 5: 4, tõmbavad nad perioodiliselt üksteist, lisades või eemaldades orbiidi energiat. See on nagu kiigel õigel ajal jalgade löömine, võimendades teie liikumist.
Kuid sel juhul võivad resonantsid süsteemi jaoks hukatust tähendada. Teatud suurusega elamiskõlblike tsoonide ja tähemasside puhul satuvad planeedid resonantsi ja orbiidid muutuvad ebastabiilseks. Sellepärast võib väiksema massiga täht hoida rohkem planeete kui suurem mass. Väiksema tähe jaoks ei pruugi elamiskõlblikus tsoonis resonantse olla, suurema puhul aga.
On veel üks probleem ja see on sõna otseses mõttes suur: hiiglaslikud planeedid, mis tiirlevad väljaspool elamiskõlblikku tsooni. Need mõjutavad sisemisi planeete ja võivad tekitada veelgi rohkem ebastabiilsust, raskendades tähe elamiskõlbliku tsooni pakkimist Maa-suuruste planeetidega. Kui tähel puuduvad need hiiglaslikud planeedid, siis on kõik hästi, aga kui sellel on üks või mitu - nagu meil - see võib tõsiselt vähendada stabiilsete planeetide elamiskõlblike tsoonide orbiitide arvu.
hea koht terve mõistuse meedia
On ka peenemaid asju, millele tähelepanu pöörata. Tähe vananedes muutub see kuumaks, nii et selle elamiskõlblik tsoon liigub väljapoole. Planeet, mis tiirleb tähe elamiskõlbliku tsooni siseservas, võib mõne miljardi aasta pärast end ebamugavalt soojaks teha.
Samuti ei vaadanud nad väiksema massiga planeete (nagu näiteks Marss) ega elliptilistel orbiitidel asuvaid planeete. Orbiitide pisut kallutamine võib takistada ka resonantsidel asju segamini ajamast. On selge, et siin on ruumi selle kohta palju rohkem simulatsioonide läbiviimiseks.
TRAPPIST-1 planeetide süsteem (keskel) mahub täielikult Merkuuri orbiidile (põhjale), kuid kolm planeeti asuvad nende laheda tähe elamistsoonis. Võrdluseks on näidatud ka Jupiteri neli suurt kuud skaalal (ülaosas). Krediit: NASA/JPL-Caltech
Läheb veel aega, enne kui seda ennustust saab tõelises universumis kontrollida. Leides, et paljud planeedid tähe ümber on haruldased (TRAPPIST-1 on siiani üks väheseid erandeid) ja raskemaks läheb massiivsemate tähtede puhul, kus planeedid on tähest kaugemal; meie parimad avastamismeetodid toimivad hästi lähemal asuvate planeetide puhul .
Aga mida õppida! Kas leiame süsteemid, mille elupiirkonnas on 5 planeeti? Ja kui jah, siis kui paljud neist on tegelikult elamiskõlblikud?
Universum on päris lahe koht ja armastab mitmekesisust. Kui peaksin kihla vedama, ütleksin, et sellised süsteemid on olemas. Harv, aga väljas. Kui kaua läheb aega, enne kui me selle leiame?
* Peame ikkagi andma neile mõlemale hapnikku ja ilmselt asendama süsinikdioksiidi lämmastikuga, kuid minge siia.
† Samuti on võimalik, et gaasigigantide ümber on jääkuudel maa -aluseid ookeane , seega jällegi on elamiskõlbliku tsooni kontseptsioon natuke piiratud. See on pigem hea koht alustamiseks kui universumi klemmikohtade otsimine.
