Astronomiya

Əlavəsiz cisimlər bir planetin cazibə gücünə kömək edirmi?

Əlavəsiz cisimlər bir planetin cazibə gücünə kömək edirmi?

Əgər Yerin cazibəsini sonsuz dəqiqliklə ölçə bilsəydiniz və bunu həm Yerlə, həm də bütün əhali ilə, həm də Yersiz insanlarla etsəniz, cazibədə birbaşa fərq olardımı? Bu, cazibə qüvvəsini düşünməyin etibarlı bir yoludurmu?


Düşünürəm ki, sual bir insanın səth ətrafında gəzərkən, avtomobilini sürdüyündə və ya liftdə qaldığı zaman, ya da bir pişik ağacdan atladıqda və ya bir quş göydən uçanda, Yerin cazibəsini dəyişdirirmi? və cavab, digər cavabda qeyd edildiyi kimi, bəli, lakin çox cüzidir.

Yerin kütləsi və açısal impuls sabitdir (atmosfer itkisini, radiasiyanın çıxmasını və radiasiyanı və meteorlarda / kosmik tozu görməməzlikdən gəlsək). Ardıcıl olmayan şey Yerin forması və sıxlıq dəyişikliyi və Yerin forması və sıxlıq dəyişməsi, yer cazibəsinin hamar deyil, yumru olması mənasında cazibəsini çox incə şəkildə dəyişdirir.

İnsanlar gəzmək və ya gəzmək və ya əşyalar düzəltməklə planetin cazibə qüvvəsinə nə qədər böyük təsir göstərirlər. Yerin cazibə qüvvəsinə ən böyük təsirlər insan tərəfindən deyil, tektonikdir. Məsələn, 2011-ci ildə Yaponiyada baş verən zəlzələ zamanı Yaponiyanın bəzi hissələri təxminən 3 fut batdı. Ən böyük təsir göstərən insan iqlim dəyişikliyinin təsiriylə buzlaqların əriməsidir.


Bəli, insanlarsız bir dünya olsaydı cəlbedici qüvvəni 10 ^ -14 ilə dəyişdirərdi.

Məsafədən asılı olaraq insanların və binaların cazibə qüvvəsini ölçə bilərsiniz, əslində Giza piramidalarındakı boşluqları bir dəfə ölçmək üçün cazibə qüvvəsindən istifadə etdilər.

Bu gün cazibə tədqiqatları, 2 ilə 150 ​​metr dərinlikdə 2 ilə 50 m arasındakı mağaraları və su anbarlarını aşkar edə bilər, buna görə gələcəkdə nanotexnologiya qravimetrləri ilə bir çox mağara və fosil kəşf edə biləcəyik. http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/mar/30/new-gravimeter-on-a-chip-is-tiny-yet-extremely-sensitive


Günəş sisteminin qaranlıq, buzlu cisimlərinin kollektiv gücü

Alimlər uzun müddət mişar mişarları kimi əyilən və gecə səmasının bir hissəsində yığışan yörüngələrə sahib olan Günəş sisteminin "ayrı cisimlərinin" mövcudluğunu izah etmək üçün uzun müddət mübarizə apardılar. Kredit: Steven Burrows / JILA

Günəş sistemimizin ən kənar nöqtələri hər biri bir neçə yüz mil boyunca uzanan Sedna, Biden və The Goblin kimi ləqəbli qaranlıq və buzlu cisimlərlə dolu qəribə bir yerdir.

Colorado Universitetində tədqiqatçılar tərəfindən aparılmış iki yeni araşdırma Boulder bu uzaq dünyalarla bağlı ən böyük sirlərdən birini həll etməyə kömək edə bilər: niyə bu qədər çoxu günəşi lazım olduğu kimi dövr etmir.

Elm adamlarının "ayrı cisimlər" adlandırdıqları bu planetar qəribəliklərin orbitləri, digər qeyri-adi davranışlar arasında Günəş sisteminin müstəvisindən əyilib çıxır.

Astrofizika kafedrasının dosenti Ann-Marie Madigan, "Qalaktikamızdakı ulduzlardan və çox yaxşı müşahidə edə biləcəyimiz digər şeylərdən daha çox bizə yaxın olan bu kosmik bölgə bizim üçün çox bilinmir" dedi. və CU Boulder-da Planet Elmləri (APS).

Bəzi tədqiqatçılar böyük bir şeyin günahkar ola biləcəyini, məsələn, "Planet 9" adlandırılan kəşf olunmamış bir planet kimi, onun ardınca cisimləri səpələdiyini iddia edirlər.

Ancaq Madigan və aspirant Alexander Zderic daha kiçik düşünməyi üstün tuturlar. Tamamilə kompüter simulyasiyalarından istifadə edərək, ikili, bu ayrılmış cisimlərin öz orbitlərini pozduğunu iddia edir - milyonlarla il ərzində birləşdirilmiş kiçik cazibə dartmaları ilə.

Madigan, tapıntılar, kosmosun bu sirli bölgəsində nələrin baş verə biləcəyinə dair təəccüblü bir ipucu verir.

"Biz alimlərin illər ərzində gördükləri bütün qəribə orbital anomaliyaları, çoxaldıra bilən ilk komandayıq" dedi. "Yapmamız lazım olan çox şey olduğunu düşünmək çılğınlıqdır."

Komanda nəticələrini 2 İyul tarixində nəşr etdi Astronomik Jurnal və keçən ay Astronomik Jurnal Məktubları.

Asteroidlərə güc

Madigan əlavə etdi ki, xarici günəş sistemini öyrənmək problemi elə qaranlıq olmasıdır.

"Ümumiyyətlə, bu cisimləri müşahidə etməyin yeganə yolu günəş şüalarının səthlərindən qopması və Yerdəki teleskoplarımıza qayıtmasıdır" dedi. "Bu barədə bir şey öyrənmək çox çətin olduğundan, bunun boş olduğu fərziyyəsi var idi."

O, bu məkan bölgəsinin boşdan uzaq olduğunu iddia edən getdikcə artan elm adamlarından biridir, lakin bunun anlaşılmasını asanlaşdırmır.

Yalnız ayrılmış obyektlərə baxın. Günəş sistemindəki əksər cisimlər düz bir diskdə günəşi dövrə vurmağa meyllidirlərsə, bu buzlu aləmlərin orbitləri mişar mişarı kimi əyilə bilər. Çoxları gecə səmasının yalnız bir dilimində toplaşmağa meyllidir, yalnız şimala istiqamət verən pusula bənzəyir.

Madigan və Zderic bunun səbəbini öyrənmək istədi. Bunu etmək üçün xarici günəş sisteminin dinamikasını əvvəllər olduğundan daha ətraflı şəkildə yenidən yaratmaq və ya modelləşdirmək üçün super kompüterlərə müraciət etdilər.

"Bir zamanlar xarici günəş sistemində mövcud ola biləcək bir şeyi modelləşdirdik və Yupiter kimi nəhəng planetlərin cazibə qüvvəsinə də təsir göstərdik" dedi Ader də Zderic.

Bu müddət ərzində qeyri-adi bir şey kəşf etdilər: simulyasiyalarındakı buzlu cisimlər normal şəkildə günəş ətrafında fırlanmağa başladılar. Ancaq sonra zaman keçdikcə bir-birlərini çəkməyə və itələməyə başladılar. Nəticə etibarilə, orbitləri daha gerçək olanı xatırladana qədər qalib gəldi. Ən diqqətəlayiq olan hər şeyi təkbaşına etmələri idi - asteroidlər və kiçik planetlərin bir döngə üçün böyük bir planetə ehtiyacları yox idi.

"Fərdi olaraq, bu kiçik cisimlər arasındakı cazibə təsirlərinin hamısı zəifdir" dedi Madigan. "Ancaq bunlardan kifayət qədər varsa, bu vacib hala gəlir."

Madigan və Zderic əvvəlki tədqiqatlarda oxşar nümunələrə dair göstərişlər görmüşdülər, lakin son nəticələr hələ ən dolğun dəlillər gətirir.

Tapıntılar ayrıca böyük bir xəbərdarlıq ilə gəlir. Madigan və Zdericin "kollektiv cazibə" nəzəriyyəsini işlək vəziyyətə gətirmək üçün xarici günəş sisteminə bir vaxtlar çox miqdarda şey daxil olmaq lazım idi.

Madigan, "20 Yer kütləsi sırası ilə bir şey əlavə edən obyektlərə ehtiyacınız var" dedi. "Bu, nəzəri cəhətdən mümkündür, ancaq insanların inanclarına zidd olacaq."

Bu və ya digər şəkildə, alimlər bunu tezliklə öyrənməlidirlər. Vera C. Rubin Rəsədxanası adlı yeni bir teleskopun 2022-ci ildə Çilidə internetə girməsi planlaşdırılır və bu məkanın bilinməyən hissəsində yeni bir işıq saçmağa başlayacaq.

Zderic, "Xarici günəş sisteminə olan son dərəcə heyranlığın bir çoxu texnoloji inkişafla əlaqədardır" dedi. "Bu cəsədləri müşahidə etmək üçün həqiqətən yeni nəsil teleskoplara ehtiyacınız var."


Ethan-a soruşun: Kütləvi hissəciklər Yer cazibəsini necə yaşayır?

Bu şəkil cazibə qüvvəsi təsirini və işığın keçə biləcəyi çoxsaylı yolları göstərir. [+] eyni təyinat yerinə çatır. Böyük kosmik məsafələr və oynanan nəhəng kütlələr nəzərə alındıqda, gəliş vaxtları şəkillər arasında nə qədər saat, nə də on illər qədər fərqlənə bilər, bununla birlikdə işıq özü öz kütləsinə sahib olmasa da, cazibə qüvvəsinin təsirlərini açıq şəkildə yaşayır.

NASA, ESA və Johan Richard (Caltech, ABŞ) Təşəkkür: Davide de Martin & amp James Long (ESA / Hubble)

Newton ilk dəfə ümumdünya cazibə qanununu irəli sürdükdə, ilk dəfə cisimlərin Yer üzünə necə düşdüyünü tənzimləyən eyni qaydanı Kainat boyu necə hərəkət etdiklərini və bir-birlərini necə cəlb etdiklərini idarə etdiyimizə işarə etdi. Cazibə qüvvəsi səbəbiylə dünyaya düşən cisimlər Yer cazibə qüvvəsi sayəsində planetləri öz ətrafında bir sferoidə çəkir və planetlər Günəşin cazibə qüvvəsi səbəbindən və daha böyük və daha böyük miqyaslı dövrə vurur. Newton qanunu sadə, lakin dərin idi: kütləsi olan cisimlər bir-birini yalnız kütlələrinə, məsafələrinə və Kainatın cazibə sabitinə bağlı olaraq cəlb edir. Bəs fotonlar kimi kütləsiz hissəciklər necə cazibə çəkir? Bret Hammers bilmək istədiyi şey budur:

İki kütlə arasındakı cazibə tənliyi və fotonların kütləvi olmadığı nəzərə alınaraq, bir kütlənin (ulduz və ya qara dəlik kimi) sözügedən fotona təsir göstərməsi necə mümkündür?

Bu, həqiqətən yaxşı bir sualdır, ancaq cazibə haqqında dərindən başa düşdüyümüz sual. Gəlin necə edək.

Günəş sistemimizin bu sxematik diaqramı, A / 2017 U1 (kəsikli xətt) kimi dramatik yolunu göstərir. [+] planetlərin təyyarəsini (ekliptik olaraq bilinir) keçdi və sonra dönüb geri döndü. Bağlanmayan bəzi cisimlərin hiperbolik orbiti, əlaqəli cisimlərin eliptik və dairəvi orbitləri və düşən cisimlərin cazibə sahəsindəki izləri göstərən parabolik formalar sadə Nyuton qüvvə qanununa gəldiyinizə nümunədir.

Brooks Bays / SOEST Nəşr Xidmətləri / UH Astronomiya İnstitutu

Newton gələndə onun cazibə anlayışı kökündən inqilabi idi. İnsanlar daha əvvəl cisimlərin Yer səthinə yaxın şəkildə necə sürətləndiyini, düşdükləri məsafənin kvadrat şəklində düşdükləri zamana nisbətdə artdığını ölçmüşdülər. Kepler planetlərin Günəşin eliptik bir orbitdə dövr etdiyini nümayiş etdirərək astronomiyada inqilab etmişdi. Və Newtonun çağdaşı Halley, kometaların dövri xarakterini anlamağa başlamışdı.

Newton inanılmaz dərəcədə bütün bunları vahid bir çərçivədə sintez edə bildi. Cisimlər, Yerin mərkəzinə doğru sürətləndikləri üçün Dünyada etdikləri sürətlə düşdülər. Aylar Günəşin ətrafında fırlanan planet və kometlər ilə eyni qarşılıqlı cazibə səbəbiylə planetlərinin ətrafında dövr etdi. Tək, sadə, sadə bir qanun: cazibə sabitini hər hansı iki kütlə ilə vuraraq aralarındakı kvadrat məsafəyə bölmək sizə cazibə qüvvəsi verir.

Nyutonun Ümumdünya Cazibə qanunu, Einşteynin ümumi nisbi nisbəti ilə əvəz edilmişdir, lakin. [+] məsafədəki ani hərəkət (güc) anlayışına güvəndi və inanılmaz dərəcədə sadədir. Bu tənlikdəki cazibə sabitliyi, G, iki kütlənin dəyərləri və aralarındakı məsafə ilə birlikdə cazibə qüvvəsini təyin edən yeganə amildir.

Vikimedia ümumi istifadəçi Dennis Nilsson

Bu, mümkün olan bütün fərqli orbit növlərini izah etdi: dairələr, elipslər, parabolalar və hiperbolalar. Qravitasiya potensial enerjisini və bu potensial enerjinin kinetik enerjiyə necə çevriləcəyini izah etdi. Qaçış sürətini izah etdi və nəticədə Yerin cazibə bağlarından necə qaçacağımızı anlamağa imkan verdi. Cazibə qüvvəsini əhatə edən bir problem olsaydı, Nyuton cazibəsi onu həll edə bilərdi. Təxminən 200 ildir ki, gördüyümüz hər şeyi izah etdi.

Bunun arxasındakı fikir də çox sadə idi: əminliklə və dəqiq söyləyə bilsəydiniz,

  • Kainatdakı bütün kütlələrin hər an nə olduqlarını,
  • harada yerləşdikləri,
  • və əvvəlcə necə hərəkət edirdilər,

Newtonun cazibəsi, zamanın istənilən nöqtəsində Kainatın hər yerindəki hər bir cisimə gücün nə olacağını izah edə bilər. Kainat, Newtona görə, tamamilə determinist idi.

Planetlərin və kometaların orbitləri, digər göy cisimləri arasında, qanunlarına tabedir. [+] universal cazibə.

Kay Gibson, Ball Aerospace & amp Technologies Corp

Newtonian Universe-in əsas fikri budur: mövcud olan bütün kütlələriniz var, onlar bir-birinizi dərhal, istənilən vaxt məkanında, Newtonun ümumdünya cazibə qanununun proqnozlaşdırdığı böyüklükdə bir-birinə cəlb edirlər. Bu hər yerdə hər yerdə bütün kütlələr üçün doğrudur. Əgər bu 100%, dəyişməz həqiqət olsaydı, bunu kütlə ilə bükülmüş işığla uzlaşdırmağın bir yolu olmazdı. İşıq kütləsizdir (m = 0) və buna görə bütün Kainatdakı bütün kütlələr ona heç bir güc göstərə bilməz. Nə qədər böyük olsa da, 0-a vurulan hər şey 0-a bərabərdir.

Ancaq Newtonun şəkli doğru ola bilməz və Einşteynin Xüsusi Nisbilik səbəbini göstərir. Təsəvvür edin ki, mən və mən bir-birimizin yanında dururuq və başlanğıc silahı sönəndə irəliləyirsiniz, irəliləyirsiniz, mən büdrəyəndə və istirahətdə qalıram. Bizi özünə cəlb edən uzaq bir kütləyə baxdığımızda, kosmosda hələ də eyni yerdə olmağımıza baxmayaraq fiziki olaraq bu kütləyə məndən fərqli bir məsafə görürsən.

Newtonian nəzəriyyəsi üçün bir problem Einşteyn tərəfindən irəli sürülmüş, lakin əvvəllər qurulmuş fikir idi. [+] Lorentz, Fitzgerald və başqaları, sürətlə hərəkət edən cisimlərin kosmosda daraldığını və zamanla genişləndiyini göstərir. Məkan və zaman birdən birə o qədər sabit və mütləq görünmədi.

Bunun səbəbi müxtəlif sürətdə hərəkət edən müşahidəçilərin müşahidə olunan məsafələr barədə fikir ayrılığına səbəb olacağını ifadə edən uzunluq daralmasıdır: nə qədər sürətlə irəliləsəniz, daha qısa (daha çox müqaviləli) uzunluqlar görünəcəkdir. Bu, nisbiliyin yalnız bir nəticəsidir, lakin Nyuton mənzərəsinin niyə doğru ola bilməyəcəyini çox yaxşı göstərir.

Siz və mənim gördüyümüz o uzaq kütlə - birimiz hərəkətsiz, digəri hərəkətdə ikən - ikimizə də bir cazibə qüvvəsi verəcəkdir. Fiziki olaraq o cisimdən eyni məsafədə olsaq, cəlbedici qüvvə eyni olmalıdır. Ancaq məsafə nisbidirsə, kim doğrudur? Kütlədən bizə olan məsafələr üçün stasionar ölçüm düzgündür? Yoxsa ölçmə üçün hərəkət ölçüsünüz daha kiçikdir?

Newtonian cazibə mənzərəsində məkan və zaman mütləq, sabit kəmiyyətlərdir. [+] Einsteinian şəkli, uzay vaxtı, məkanın üç ölçüsü ilə zamanın bir ölçüsünün bir-birinə bağlı olduğu tək, vahid bir quruluşdur.

Cavab, təəccüblüdür ki, ikimizin də düz olmağımız lazımdır. Düzgün bir cazibə qanunu onu müşahidə edən üçün düzgün olmalıdır və Nyutonun şəkli bununla uyğun gəlmir. Daha düzgün bir formulasiyanın ortaya çıxması 1915-ci ilə qədər davam etdi və bu, Eynşteynin Ümumi Nisbiliyinin gəlişi idi.

Konseptual olaraq, Einşteynin nisbi nisbəti Newtonun şəklinə çox oxşamır. Xüsusilə aşağıdakı əsas fərqləri təsdiqləyir.

  • Məkan və zaman nisbi xarakter daşıyır, mütləq və sabit deyil və hər müşahidəçinin bunlara dair fikirləri eyni dərəcədə etibarlıdır.
  • Uzay vaxtının varlığı, üzərində olan bütün gərginliklər nəticəsində deformasiyaya uğrayır (və ya həndəsi olaraq əyri).
  • Uzay vaxtı deformasiyasının səbəbi sadəcə kütlə deyil, kütlənin yalnız bir enerji forması olduğu bütün enerji növləri bir araya toplanır.
  • Uzay vaxtının əyriliyində baş verən dəyişikliklər cazibə sürətində (işıq sürətinə bərabərdir) anında deyil, yayıla bilər.

Newtonun cazibə nəzəriyyəsində, orbitlər tək, böyük ətrafında baş verdikdə mükəmməl ellips meydana gətirir. [+] kütlələr. Bununla birlikdə, Ümumi Nisbilikdə, uzay vaxtının əyriliyi səbəbindən əlavə bir presessiya təsiri var və bu, orbitin zamanla, bəzən ölçülən bir şəkildə dəyişməsinə səbəb olur. Civə, yüzdə 43 "(burada 1" bir dərəcənin 1 / 3600'üdür) nisbətində, OJ 287'deki daha kiçik qara dəlik, 12 illik orbit üçün 39 dərəcə nisbətində əmələ gəlir.

NCSA, UCLA / Keck, A. Ghez qrupu Görünüş: S. Levy və R. Patterson / UIUC

Eynşteyn haqlıdırmı? Newton düzdür? Onların hər biri qismən haqlıdır?

Əvvəlcə Einşteynin nisbilik nisbətinin irəli sürülməsinin bütün səbəbi, Newtonun cazibəsində bir problemin olması idi: Merkür planetinin zamanla dəyişən hərəkətini düzgün proqnozlaşdıra bilmədi. Lazımi bir əlavə töhfə var idi və Einstein, nəhayət, nəzəriyyəsi Newton nəzəriyyəsindən bu kiçik sapmaları təkrarlaya biləndə dərin bir şey üzərində olduğunu bilirdi.

Ancaq bir-birindən fərqləndirə biləcək iki rəqib ideyanın fərqli proqnozlar verdikləri - əlavə bir test olmalı idi.

Günəş tutulması zamanı geri döndüyünüz zaman müəyyən edilmiş erkən fotoqrafiya ulduzları (dairəvi). [+] 1900.

Chabot Space & amp Elm Mərkəzi

İlk kritik test Günəşin özündən istifadə etmək və işığın əyilib-əyilmədiyini görmək idi. 2017-ci ilin tam Günəş tutulmasını görənlər, tutulan Günəşdən təxminən bir qədər aralıda bir Regulus ulduzu görmüş ola bilər. Ulduzlar bir çox tutulma zamanı görünür və onların yolu Günəş Sistemindəki ən böyük cisim: Günəşimizdən çox yaxın keçə bilər. Bəs bu işıq əyiləcəkmi? Budur üç fikir:

  1. Əgər Newton düzgün olsaydı və yalnız kütlələri cəlb etsəydi, aydın görünən açısal əyilmə sıfır olardı.
  2. Əgər Nyuton sağçı olsaydı və qanunu doğruydu, amma fotonlara təsirli bir kütlə təyin etməlisiniz (çünki enerjisi var və biz bunu bilirik E = mc 2 ), sonra onlara bir kütlə təyin edə bilərsiniz m = E / c 2 və görünən bir açısal sapmanı hesablayın.
  3. Və ya, Einstein tamamilə haqlı olsaydı, əvvəlki yarı Nyuton əyilməsindən iki dəfə daha böyük bir rəqəm verən açıq açısal əyilməni hesablamaq üçün yeni Ümumi Nisbilik nəzəriyyəsini istifadə etməlisiniz.

Tam tutulma zamanı ulduzlar həqiqi vəziyyətindən fərqli bir vəziyyətdə görünürlər. Müdaxilə edən kütlədən işığın əyilməsinə görə [+] yerlər: Günəş.

E. Siegel / Galaxy kənarında

1919-cu ildə baş verən tam Günəş tutulması dünyada bu kritik ölçüləri almaq üçün bir çox müşahidəçi qurmuşdu. Bu gün Eddington ekspedisiyası olaraq bilinən, İngilis astronomu Arthur Eddington'dan sonra müşahidə testini təşkil edən məlumatlar Cənubi Amerika və Afrika qitələrindən toplandı və təhlil üçün bir araya gətirildi.

Analiz tamamlandıqda, səhvlər daxil edildikdə belə, nəticə aydın idi: ulduz işığının bir əyilməsi var idi və bu, Einşteynin proqnozlarına uyğun idi. Newtonun cazibə nəzəriyyəsi, onu düzəltmək üçün Einşteynin Ümumi Nisbətliliyinə ehtiyac duyduğunuz Kainatı təsvir etmir.

1919-cu il Eddington ekspedisiyasının nəticələri qəti şəkildə Baş Nəzəriyyənin olduğunu göstərdi. [+] Nisbilik, ulduz işığının kütləvi cisimlər ətrafında bükülməsini təsvir edərək Newton şəklini alt-üst etdi. Bu, Einşteynin Ümumi Nisbətliliyinin ilk müşahidə təsdiqi idi və 'əyri-boşluq parçası' vizualizasiyası ilə uyğunlaşdığını göstərir.

Illustrated London News, 1919

Bu gün Ümumi Nisbilik və Nyuton cazibəsi ilə bağlı bir əsrlik baxışımız var. Bilirik ki, demək olar ki, hər vəziyyətdə - çox böyük bir kütləyə çox yaxın olmadığınız müddətdə - Nyuton cazibəsi daha yaxşı cazibə nəzəriyyəmizə mükəmməl bir yaxınlaşmadır. Ancaq daha doğru olmaq istəyirsinizsə, bu tipik kiçik effektləri nəzərə almalısınız. 1919 günəş tutulması zamanı ulduz işığının düz bir xəttdən sapması cəmi 0.0005 ° idi, ancaq onu lazımi dəqiqliklə ölçə bildik.

Boş, boş, 3B ızgara yerinə kütlənin aşağı salınması 'düz' olmağa səbəb olur. [+] əvəzinə müəyyən bir məbləğlə əyri olan sətirlər. Ümumi Nisbilikdə biz məkana və zamana davamlı yanaşırıq, ancaq kütlə daxil olmaqla məhdudlaşmayan bütün enerji formaları məkan əyriliyinə kömək edir.

Şəbəkə Christopher Vitale və Pratt İnstitutu

Kütlələr, bütün enerji növlərinə təsir göstərən və təsir göstərən cazibə cazibəsinin yeganə hakimi deyil. Təsirləndikləri miqdar yalnız Nyutondur və fərqlərin böyük olduğu yerlərdə Einşteyn nəzəriyyəsi müşahidə etdiklərimizlə razılaşır. Maddə və enerji əyrisi uzay vaxtı və əyri uzay vaxtı həm maddəyə həm də enerjiyə necə hərəkət edəcəyini izah edir. Buna görə kütlələr fotonlara cazibə qüvvəsi göstərə bilər: məkanı əyirlər. Fotonun nə etmək lazım olduğuna dair heç bir seçimi yoxdur. Öz perspektivindən düz bir xəttdə hərəkət edir, əgər Kainatın özü maddə və enerji ehtiva etdiyi üçün düz xətlərdən düzəlməyibsə, ona kömək edə bilməz!


Doqquz Planet yoxdu? Kollektiv cazibə qüvvəsi günəş sisteminin qəribə orbitlərini izah edə bilər

Caltech astronomları 2016-cı ildə bu 6 həddindən artıq trans-Neptuniya cisiminin (magenta içində) orbitlərinin bir istiqamətdə əsrarəngiz şəkildə hizalanması və günəş sistemimizdə bir doqquz planetin (narıncı rəngdə) olması ilə izah oluna biləcəyini irəli sürdülər. Aparılan axtarışlara baxmayaraq, hələ Nine Planet tapılmadı. Caltech / R vasitəsilə görüntü. Zərər (IPAC).

May ayının sonlarında beynəlxalq bir tədqiqatçı qrupu, Günəş sistemimizin kənarında bilinməyən Nine Planet üçün yeni dəlillər təqdim etdi. Dəlil xarici günəş sistemindəki bir tək top obyektinin - 2015 BP519 (aka Caju) və qeyri-adi orbitinin 2016-cı ildən bəri Planet Nine axtaran astronomlar tərəfindən istifadə olunan kompüter modelləri tərəfindən proqnozlaşdırıldığı proqnozlaşdırıldığı analizdən gəldi. Keçən həftə, Bununla birlikdə, digər astronomlar və Colorado Universitetindəki Eksantrik Dinamiklər qrupunun üzvü olan Boulder & Nine Planet Nine-in mövcud olmasına ehtiyac olmayacağına dair dəlillər təqdim etdilər. Qrupa rəhbərlik edən Ann-Marie Madigan, qrupun tapıntılarını keçən həftə və 3-7 iyun 2018-ci il tarixlərində Denverdə davam edən Amerika Astronomiya Cəmiyyəti toplantısında təqdim etdi. Komandasının açıqlamasında deyildi:

Sirli bir doqquzuncu planet deyil - günəş sisteminin kənarındakı bamperli avtomobil kimi qarşılıqlı təsirlər & # 8220 ayrı obyektlər & # 8221 & # 8230 adlandırılan qəribə cisimlərin dinamikasını izah edə bilər.

Yeni araşdırmada Madigan və həmkarları Jacob Fleisig və Alexander Zderic, həmçinin CU Boulder, bu cisimlərin bəzilərinin orbitlərinə diqqətlə baxdılar. Məsələn, günəşimizi təxminən 8 milyard mil (13 milyard km) ətrafında dövr edən 90377 Sedna kiçik xarici günəş sistemi gövdəsinə baxdılar. Sednanın orbitləri və o məsafədəki bir ovuc digər cismlər baxır ayrıldı & # 8211 və ya ayrıldı & # 8211 günəş sisteminin qalan hissəsindən. Bu qəribə orbitlər Caltech astronomları Mike Brown və Konstanin Batygin'i ilk növbədə Nine Planet təklif etməsinə yönəltdi.

Brown və Batygin hələ görünməmiş bir doqquzuncu planetin və dünyanın dörd qat böyüklüyündə 10 qat Yerin kütləsinin Neptunun kənarında gizlənə biləcəyini irəli sürdülər. Bilinməyən planetin cazibə qüvvəsinin & # 8220 ayrılmış cisimlərin orbitlərini təsir etdiyini irəli sürdülər. & # 8221 2016-cı ildən bəri dünyanın hər yerindəki astronomlar Nine Planet'i axtarırdılar, lakin hələ heç kim tapmadı.

Bu vaxt Madigan, Fleisig və Zderic, bu xarici günəş sistemi cisimlərinin orbitləri haqqında yeni bir fikir araşdırdılar. Yeni hesablamalar, orbitlərin bu cisimlərin bir-birinə sapması və məkanın o hissəsindəki dağıntıların nəticəsi ola biləcəyini göstərir. Bu vəziyyətdə Doqquz Planetə ehtiyac olmayacaqdır. Madigan dedi:

Bu cəsədlərin çoxu var. Onların kollektiv cazibəsi nə edir? Yalnız bu sualı nəzərə alaraq bu problemlərin çoxunu həll edə bilərik.

Madigan, xarici günəş sisteminin:

& # 8230, cazibə baxımından qeyri-adi bir yer.

Neptundan uzaqlaşdıqdan sonra işlərin heç bir mənası yoxdur, bu həqiqətən həyəcan vericidir.

Komandası & # 8217s ifadəsi belə izah edildi:

Mənalı olmayan şeylər arasında: Sedna. Bu kiçik planetin Yerin günəşini dövr etməsi 11000 ildən çox vaxt aparır və Pluton & # 8230 Sedna və digər ayrılmış cisimlərdən, onları Yupiter və ya Neptun kimi böyük planetlərə yaxınlaşdırmayan dairəvi formalı orbitləri tamamlayır. Oradan özbaşına necə çıxdıqları davam edən bir sirr olaraq qalır.

Madigan komandası əvvəlcə ayrı cəsədlərin orbitləri üçün alternativ bir açıqlama axtarmaq niyyətində deyildi. Bunun əvəzinə CU Boulder-də astrofizika ixtisası üzrə təhsil alan Jacob Fleisig, orbitlərin dinamikasını araşdırmaq üçün kompüter simulyasiyaları hazırlamaqla məşğul oldu. Madigan dedi:

Bir gün ofisimə girdi və dedi ki, "Burada çox gözəl şeylər görürəm. & # 8221

Fleisig Neptunun kənarındakı buzlu cisimlərin orbitlərinin günəşi bir saatın ucu kimi dövr etdiyini hesablamışdı. Asteroidlərə aid olanlar kimi bu orbitlərdən bəziləri dəqiqə əli kimi və ya nisbətən sürətli və tandemdə hərəkət edirlər. Digərləri, Sedna kimi daha böyük cisimlərin orbitləri daha yavaş hərəkət edir. Onlar saat əqrəbidirlər. Nəhayət, o əllər bir araya gəlir. Fleisig dedi:

Kiçik cisimlərin orbitlərinin günəşin bir tərəfinə yığışdığını görürsünüz. Bu orbitlər daha böyük cismə çırpılır və bu qarşılıqlı təsirlər orbitini oval formadan daha dairəvi bir forma dəyişdirəcəkdir.

Başqa sözlə, Sednanın orbiti tamamilə o kiçik miqyaslı qarşılıqlı əlaqələr sayəsində normal vəziyyətdən ayrı vəziyyətə keçir. Komandanın tapıntıları da son müşahidələrə uyğun gəlir. 2012-ci ildə aparılan araşdırmalar ayrı bir cisim nə qədər böyüdükdə orbitinin günəşdən uzaqlaşdığını qeyd etdi - tam olaraq Fleisig hesablamaları göstərir.

Teleskop şəkillərində qırmızı rəngdə görünən Sednanın bir sənətçisi & # 8217; NASA / JPL-Caltech vasitəsilə görüntü.

Bu astronomlar tapıntılarının başqa bir fenomen haqqında dinozavrların yox olması barədə ipuçları verə biləcəyini söyləyirlər. Kosmik zibillər xarici Günəş sistemində qarşılıqlı əlaqədə olduqda, bu cisimlərin orbitləri təkrarlanan bir dövrdə sıxılır və genişlənir. Bu dövr, daxili günəş sisteminə doğru atılan kometləri proqnozlaşdırıla bilən bir zaman ölçüsündə sürətləndirə bilər. Fleisig dedi:

Bu nümunənin dinozavrları öldürdüyünü deyə bilməsək də, təəccüblüdür.

Madigan, Sedna orbitinin xarici Günəş sisteminin nə qədər maraqlı olduğunu göstərən daha bir nümunə olduğunu əlavə etdi. Dedi:

Xarici günəş sistemini dərsliklərdə çəkdiyimiz şəkil dəyişməli ola bilər. Orada bir vaxtlar düşündüyümüzdən daha çox şey var, bu, həqiqətən çox yaxşıdır.

Hər ikisi də Caltechdən olan Astronomlar Mike Brown və Konstanin Batygin (@KBatygin Twitter-də) 2016-cı ildə Nine Planet təklif etdilər və hələ də araşdırmağa çalışırlar. Lance Hayashida / Caltech / NASA vasitəsilə görüntü.

Xülasə: Caltechdəki Astronomlar 2016-cı ildə Nine Planet təklif etdilər və dünyanın digər astronomları onu axtarırdılar. Yenə də bunu heç kim görmədi. Bu arada, xarici günəş sistemindəki kiçik cisimlərin qəribə orbitlərini izah etmək üçün bir Doqquz Planetə ehtiyacımız olmayacağını düşünən tədqiqatlar var.


Planet sistemi

Planet sistemi ulduz olmayan, bir ulduz və ya ulduz dəsti ətrafında dövr edən cisimlərin toplusudur.

Planet sistemi bir ulduz və ya ulduz sistemi ətrafında dövr edən ulduz olmayan cisimlərdən ibarətdir. Ulduz olmayan cisimlər cazibə qüvvəsi ilə orbitdə saxlanılır. Ulduz olmayan cisimlərə planetlər, cırtdan planetlər və asteroidlər aiddir. Planet sistemimiz Günəş sistemi olaraq bilinir, bir ulduz Günəş ətrafında dövr edən səkkiz planetdən ibarətdir. Günəş sistemi, daha kiçik, qayalı planetlərin Günəşə daha yaxın və böyük qaz planetlərinin daha uzaqda yerləşəcəyi şəkildə təşkil edilmişdir. Bunun səbəbi Günəşdən uzaqda temperaturun daha soyuq olması və qazların kondensasiya edilərək planetlərin meydana gəlməsinə səbəb ola bilər.

Planet sistemləri protoplanet disklərdən əmələ gəlir. Protoplanet disklər tozdan hazırlanır və yeni ulduzların ətrafında buz əmələ gəlir. Zamanla bu disklərdəki hissəciklər bir-birinə yığışmağa başlayır və planetin təkamülünün ilk mərhələsi olan planetesimals kimi tanınan kiçik maddə topları meydana gətirir. Bu planetlilər planetlərin ölçüsünə çatana qədər cazibə qüvvələri ilə daha çox maddə cəlb edirlər. Bu formalaşma prosesi günəş sistemimizdəki bütün planetlərin niyə bir orbital müstəvidə olduğunu izah edir.

Günəş sistemimizin xaricindəki ilk planet 1988-ci ildə kəşf edildi ekzoplanet çünki günəş sistemimizə aid deyil. İki Kanada universitetindən bir qrup tərəfindən kəşf edildi və 1991-ci ildə təsdiq edildi. Qeyri-rəsmi olaraq Latham’s Planet kimi tanınan və rəsmi olaraq HD 114762 b olaraq bilinir.

Alimlər maye su ola biləcək planetlərin tapılmasında maraqlıdırlar. Dünyadakı bütün həyat maye su tələb edir. Su ehtimalına kömək edəcək bir sıra amillər var, amma ən əsası planetin günəşindən uzaqlığıdır, çünki maye su yalnız müəyyən temperatur aralığında ola bilər. İndiyə qədər Dünya, kainatdakı bildiyimiz yeganə planetdir ki, maye suyu var, ancaq kainatda hələ kəşf olunmamış daha çox planet sistemi var.

Bunu necə istifadə edirəm?

Şəkil ensiklopediyası hekayə lövhələri asanlıqla həzm edilə bilən məlumatlara sahibdir və görmə qabiliyyətini stimullaşdırmaq üçün vizualdır. Tələbə agentliyi haqqında ehtiraslı olan Storyboard və hər kəsin hekayəçi olmasını istəyirik. Nağıl lövhələri şagirdlərin öyrəndiklərini nümayiş etdirmək və başqalarına öyrətmək üçün əla bir vasitədir.

Bu ensiklopediyalardan fərdi və sinif səviyyəli layihələr üçün tramplin kimi istifadə edin!


Kuiper kəmərində fasilələrə səbəb olan Planet 9 ola bilməz, sadəcə orada olan hər şeyin kollektiv cazibəsi

2016-cı ilin yanvarında astronomlar Mike Brown və Konstantin Batygin, Günəş Sistemimizdə başqa bir planet ola biləcəyinə dair ilk dəlilləri yayımladı. “Planet 9” (ya da “Planet X”, IAU-nun mübahisəli 2006-cı il qərarına qarşı çıxanlara) kimi tanınan bu hipotetik cismin Günəşimizdən çox uzaq bir orbitdə döndüyünə inanılırdı. Neptuniya obyektləri (TNO) hamısı eyni istiqamətə işarə edir.

O vaxtdan bəri, Planet 9 / Planet X'in mövcudluğunu dəstəkləyən digər dəlillər ortaya çıxdı. Bununla birlikdə, CU Boulder-dən bir qrup tədqiqatçı yaxınlarda alternativ bir açıqlama təklif etdi. Araşdırmalarına görə, Kuiper Kəmər Nişanları (KBO) arasındakı qarşılıqlı təsirlər Günəş sisteminin kənarındakı & # 8220 ayrı obyektlərin & # 8221 dinamikasını izah edə bilər.

Tədqiqatçılar tapıntılarını 3-7 iyun tarixləri arasında Kolorado ştatının Denver şəhərində keçirilən Amerikan Astronomiya Cəmiyyətinin 232-ci iclasında təqdim etdilər. Təqdimat 4 iyun tarixində & # 8220Minor Planets, Cırtdan Planets & amp Exoplanets & # 8221 adlı bir mətbuat konfransı zamanı reallaşdı. Araşdırmaya CU Boulder-də astrofizika ixtisası üzrə təhsil alan Jacob Fleisig rəhbərlik etdi və sırasıyla Ann-Marie Madigan və Alexander Zderic & CU Boulder-də dosent və aspirant daxil edildi.

Rəssam & Günəş sistemində yalnız 76 astronomik vahid (AU) içərisində olan cırtdan bir planet olan Sedna konsepsiyası. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Tədqiqat üçün qrup, Günəşin ətrafında perihelionda 76 AU'dan afelidə 936 AU'ya qədər olan bir məsafədə dövr edən kiçik bir planet olan Sedna kimi buzlu cisimlərə diqqət yetirdi. Bu məsafədəki Eriş kimi bir ovuc digər cisimlə yanaşı, Sedna, Günəş Sisteminin qalan hissəsindən ayrılmış kimi görünür və astronomların aşkarlandığı gündən bəri izah etmək üçün mübarizə apardıqları bir şey.

Sedna, İkizlər Rəsədxanasından Çad Trujillo və Yale Universitetindən David Rabinowitz ilə birlikdə, 14 Noyabr 2003-cü ildə Kuiper Kəmərində bir araşdırma apararkən onu görən Michael Brown tərəfindən aşkar edildi. Bu kiçik planet və digər ayrı cisimlər, 11.000 ildən çox bir müddətlə Günəşimizi dövr etmənin yanında nəhəng, eliptik bir orbitə sahibdir.

Üstəlik, bu orbit onları Sedna və ya digər obyektləri Neptuna və ya başqa bir qaz nəhənginə yaxın bir yerə aparmır. Pluton və digər Trans-Neptuniya Nişanlarından (TNO) fərqli olaraq, mövcud orbitlərini necə əldə etdikləri bir sirrdir. The possible existence of a as-yet-undiscovered planet (Planet 9/Planet X), which would be about 10 times the size of Earth, is one hypothetical explanation.

After years of searching for this planet and attempting to determine where its orbit would take it, astronomers have yet to find Planet 9/Planet X. However, as Prof. Madigan explained in a recent CU Boulder press release, there is another possible explanation for the gravitational weirdness going on out there:

“There are so many of these bodies out there. What does their collective gravity do? We can solve a lot of these problems by just taking into account that question… Once you get further away from Neptune, things don’t make any sense, which is really exciting.”

While Madigan and her team did not originally set out to find another explanation for the orbits of “detached objects”, they ended up pursuing the possibility thanks to Jacob Fleisig’s computer modelling. While developing simulations to explore the dynamics of the detached objects, he noticed something very interesting about the region of space they occupy.

Having calculated the orbits of icy objects beyond Neptune, Fleisig and the rest of the team noticed that different objects behave much like the different hands on a clock. Whereas asteroids move like the minute hand (relatively fast and in tandem), larger objects like Sedna move more slowly like the hour hand. Eventually, the hands intersect. As Fleisig explained:

“You see a pileup of the orbits of smaller objects to one side of the sun. These orbits crash into the bigger body, and what happens is those interactions will change its orbit from an oval shape to a more circular shape.”

What Fleisig’s computer model showed was that Sedna’s orbit goes from normal to detached as a result of those small-scale interactions. It also showed that the larger the detached object, the farther it gets away from the Sun – something which agrees with previous research and observations. In addition to explaining why Sedna and similar bodies behave the way they do, these findings may provide clues to another major event in Earth’s history.

Artistic rendition of the Chicxulub impactor striking ancient Earth, which is believed to have caused the Cretaceous–Paleogene extinction event . Kredit: NASA

This would be what caused the extinction of the dinosaurs. Astronomers have understood for a long time that the dynamics of the outer Solar System often end up sending comets towards the inner Solar System on a predictable timescale. This is the result of icy objects interacting with each other, which causes their orbits to tighten and widen in a repeating cycle.

And while the team is not able to say that this pattern was responsible for the impact that caused the Cretaceous–Paleogene extinction event (which resulted in the extinction of the dinosaurs 66 million years ago), it is a fascinating possibility. In the meantime, the research has shown just how fascinating the outer Solar System is, and how much remains to be learned about it.

“The picture we draw of the outer solar system in textbooks may have to change,” said Madigan. “There’s a lot more stuff out there than we once thought, which is really cool.”

The research was made possible thanks to the support of the NASA Solar System Workings and the Rocky Mountain Advanced Computing Consortium Summit Supercomputer.


Physicists bring human-scale object to near standstill, reaching a quantum state

To the human eye, most stationary objects appear to be just that -- still, and completely at rest. Yet if we were handed a quantum lens, allowing us to see objects at the scale of individual atoms, what was an apple sitting idly on our desk would appear as a teeming collection of vibrating particles, very much in motion.

In the last few decades, physicists have found ways to super-cool objects so that their atoms are at a near standstill, or in their "motional ground state." To date, physicists have wrestled small objects such as clouds of millions of atoms, or nanogram-scale objects, into such pure quantum states.

Now for the first time, scientists at MIT and elsewhere have cooled a large, human-scale object to close to its motional ground state. The object isn't tangible in the sense of being situated at one location, but is the combined motion of four separate objects, each weighing about 40 kilograms. The "object" that the researchers cooled has an estimated mass of about 10 kilograms, and comprises about 1x10 26 , or nearly 1 octillion, atoms.

The researchers took advantage of the ability of the Laser Interfrometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) to measure the motion of the masses with extreme precision and super-cool the collective motion of the masses to 77 nanokelvins, just shy of the object's predicted ground state of 10 nanokelvins.

Their results, appearing today in Elm, represent the largest object to be cooled to close to its motional ground state. The scientists say they now have a chance to observe the effect of gravity on a massive quantum object.

"Nobody has ever observed how gravity acts on massive quantum states," says Vivishek Sudhir, assistant professor of mechanical engineering at MIT, who directed the project. "We've demonstrated how to prepare kilogram-scale objects in quantum states. This finally opens the door to an experimental study of how gravity might affect large quantum objects, something hitherto only dreamed of."

The study's authors are members of the LIGO Laboratory, and include lead author and graduate student Chris Whittle, postdoc Evan Hall, research scientist Sheila Dwyer, Dean of the School of Science and the Curtis and Kathleen Marble Professor of Astrophysics Nergis Mavalvala, and assistant professor of mechanical engineering Vivishek Sudhir.

Precision pushback

All objects embody some sort of motion as a result of the many interactions that atoms have, with each other and from external influences. All this random motion is reflected in an object's temperature. When an object is cooled down close to zero temperature, it still has a residual quantum motion, a state called the "motional ground state."

To stop an object in its tracks, one can exert upon it an equal and opposite force. (Think of stopping a baseball in mid-flight with the force of your glove.) If scientists can precisely measure the magnitude and direction of an atom's movements, they can apply counteracting forces to bring down its temperature -- a technique known as feedback cooling.

Physicists have applied feedback cooling through various means, including laser light, to bring individual atoms and ultralight objects to their quantum ground states, and have attempted to super-cool progressively larger objects, to study quantum effects in bigger, traditionally classical systems.

"The fact that something has temperature is a reflection of the idea that it interacts with stuff around it," Sudhir says. "And it's harder to isolate larger objects from all the things happening around them."

To cool the atoms of a large object to near ground state, one would first have to measure their motion with extreme precision, to know the degree of pushback required to stop this motion. Few instruments in the world can reach such precision. LIGO, as it happens, can.

The gravitational-wave-detecting observatory comprises twin interferometers in separate U.S. locations. Each interferometer has two long tunnels connected in an L-shape, and stretching 4 kilometers in either direction. At either end of each tunnel is a 40-kilogram mirror suspended by thin fibers, that swings like a pendulum in response to any disturbance such as an incoming gravitational wave. A laser at the tunnels' nexus is split and sent down each tunnel, then reflected back to its source. The timing of the return lasers tells scientists precisely how much each mirror moved, to an accuracy of 1/10,000 the width of a proton.

Sudhir and his colleagues wondered whether they could use LIGO's motion-measuring precision to first measure the motion of large, human-scale objects, then apply a counteracting force, opposite to what they measure, to bring the objects to their ground state.

Acting back on back-action

The object they aimed to cool is not an individual mirror, but rather the combined motion of all four of LIGO's mirrors.

"LIGO is designed to measure the joint motion of the four 40-kilogram mirrors," Sudhir explains. "It turns out you can map the joint motion of these masses mathematically, and think of them as the motion of a single 10-kilogram object."

When measuring the motion of atoms and other quantum effects, Sudhir says, the very act of measuring can randomly kick the mirror and put it in motion -- a quantum effect called "measurement back-action." As individual photons of a laser bounce off a mirror to gather information about its motion, the photon's momentum pushes back on the mirror. Sudhir and his colleagues realized that if the mirrors are continuously measured, as they are in LIGO, the random recoil from past photons can be observed in the information carried by later photons.

Armed with a complete record of both quantum and classical disturbances on each mirror, the researchers applied an equal and opposite force with electromagnets attached to the back of each mirror. The effect pulled the collective motion to a near standstill, leaving the mirrors with so little energy that they moved no more than 10 -20 meters, less than one-thousandth the size of a proton.

The team then equated the object's remaining energy, or motion, with temperature, and found the object was sitting at 77 nanokelvins, very close to its motional ground state, which they predict to be 10 nanokelvins.

"This is comparable to the temperature atomic physicists cool their atoms to get to their ground state, and that's with a small cloud of maybe a million atoms, weighing picograms," Sudhir says. "So, it's remarkable that you can cool something so much heavier, to the same temperature."

"Preparing something in the ground state is often the first step to putting it into exciting or exotic quantum states," Whittle says. "So this work is exciting because it might let us study some of these other states, on a mass scale that's never been done before."

This research was supported, in part, by the National Science Foundation.


A Gravitational Explanation for ‘Detached Objects’

Things always get interesting when the American Astronomical Society meets, which it is now doing in Denver, in sessions that will run until June 7. There should be no shortage of topics emerging from the meeting, but the first that caught my eye was a different approach to the putative world some are calling Planet Nine. Teasing out the existence of a planet at the outer edges of the Solar System has involved looking at gravitational interactions among objects that we do know about, and extrapolating the presence of a far more massive body.

But the methodology may be flawed, if new work from Ann-Marie Madigan and colleagues at the University of Colorado Boulder is correct. At a press briefing at the AAS meeting, the team presented its view that objects like Sedna, an outlier that takes more than 11,000 years to complete an orbit around the Sun, should be considered in relation to other so-called ‘detached bodies.’ Almost 13 billion kilometers out, Sedna is one of a collection of such objects that appear in some ways to be in another category from the more conventional inner worlds.

Şəkil: An artist’s rendering of Sedna, which looks reddish in color in telescope images. Credit: NASA/JPL-Caltech.

Sedna and its ilk come nowhere near the larger planets of our system, and their orbits may tell a tale. As this CU-Boulder news release explains, it was an undergraduate student named Jacob Fleisig who began to model a significant pattern known as ‘inclination instability’ that Madigan had previously described in the literature. Fleisig’s computer modeling illustrates how inclination instability can ease Sedna’s orbit from oval to circular over time.

In the model, accumulating gravitational forces drive growth in the orbital inclinations of objects in eccentric orbits. From the new work:

…secular (orbit-averaged) gravitational torques between orbits in the disk drive exponential growth of their inclinations. As the orbits’ inclinations grow, they tilt in the same way with respect to the disk plane. This leads to clustering in their angles of pericenter and the initially thin disk expands into a cone shape. Concurrently, the orbital eccentricities decrease and perihelion distances increase.

If such a mechanism is at work in our own system, we would expect it to occur between minor planets originally scattered to large orbital eccentricities via interactions with the giant planets. Such objects then become gravitationally detached from those planets. The authors believe this mechanism can explain the orbits of high perihelia objects like Sedna. Current studies posit anywhere from 1 to 10 Earth masses of cometary material existing at hundreds of AU from the Sun. The authors see such objects being originally scattered by the giant planets and their orbits decoupled by perturbations from cluster gas and nearby stars.

Perhaps this is all we need to explain the orbits of detached objects. There would be no need for a ‘Planet Nine’ at the edge of the Solar System. Instead, the detached objects achieve their present orbits through a series of small-scale interactions.

“There are so many of these bodies out there. What does their collective gravity do?” asks Madigan. “We can solve a lot of these problems by just taking into account that question.”

A great deal of work is ahead as the authors apply findings from their current computer simulations — “focused on the linear phase of the inclination instability in an idealized set-up” — to the outer Solar System. The paper notes their intent to model the gravitational influences of the giant planets and to focus on individual minor planets — especially those whose orbits become retrograde — instead of averaging their results for many hypothetical objects.

The paper is Madigan et al., “On the Dynamics of the Inclination Instability,” submitted to Astrofizika jurnalı (preprint).

Bu giriş haqqında şərhlər bağlıdır.

I’ve been reloading http://www.findplanetnine.com/ ever since reading this to see whether Mike Brown posts a response!

This is not actually a new hypothesis, just a new paper on it. It was mentioned back when Brown and Batygin first publicised the possibility of a P9 in 2016 by critics such as Michelle Bannister. E.g. these articles from Feb 2016

In fact B&B did briefly mention on findplanetnine.com that before they proposed P9 they had considered a disk explanation like Madigan’s before rejecting it.

There are multiple arguments B&B have used against this including there is no evidence of a large disk out there and that it wouldn’t fully explain all the features P9 could. Planet 9 proponents have not been convinced by it so far. This is not new evidence against Planet 9 like it is being portrayed in the media.

Is the lack of evidence indicative of no disk or not looking for one sufficiently? If the former, this might suggest this model is either no longer operating (unlikely looking at their results) or an artifact of their model that doesn’t correctly model reality, or something else). Is there any site with a good discussion about this latest work?

To me, this seems fairly independent of P9 hypothesis. P9 tries to explain the orbital characteristics of a very small population of detached objects, while this paper tries to explain the detachment of all detached objects.

To quote Heywood Floyd: “Dr. Floyd: You guys have really come up with somethin’.”

If this model is correct, it must have more implications than the effect on outer system bodies.

Interesting, although I guess without Planet Nine we’d have to look for a new explanation for the misalignment between the planets and the solar equator.


New dwarf planet nicknamed The Goblin

Artist’s concept of the newly discovered dwarf planet, nicknamed the Goblin (aka 2015 TG387). Image via Roberto Molar Candanosa/Scott Sheppard/Carnegie Institution for Science.

Astronomers have found a goblin in the far reaches of the outer solar system. No, it’s not a mythical space-faring creature. The Goblin is the nickname given to a new dwarf planet in the outer solar system. It’s an exciting discovery on its own, and the orbit of the Goblin also supports the possible existence of the long-sought-after – and much larger – Planet X.

Scott Sheppard at Carnegie Institution for Science, Chad Trujillo at Northern Arizona University and David Tholen at the University of Hawaii announced the finding on October 2, 2018, via an electronic circular from the International Astronomical Union’s Minor Planet Center. A paper has been submitted to the The Astronomical Journal. In other words, astronomers just found this object.

They found it during an intensive search for Planet X, a search these astronomers said was:

… the deepest and most comprehensive survey of its kind so far.

The orbit of the new dwarf planet places it in a group of small, distant worlds that astronomers call Inner Oort Cloud objects. In other words, it resides in the Oort Cloud – a giant spherical shell of icy objects surrounding our sun, thought of as the realm of comets, far beyond the orbits of Pluto and less distant Kuiper Belt Objects.

The Goblin, also known as 2015 TG387, is about 80 astronomical units (AU) from the sun, with one AU defined as the distance between the sun and Earth. By comparison, Pluto is 34 AU from the sun, so the Goblin is about two and a half times farther away from the sun as Pluto, right now.

It’s thought to be quite small, about 200 miles (300 km) in diameter. Its orbit is very elongated, never bringing the object closer to the sun than 65 AU. Besides 2015 TG387, the only other objects with more-distant perihelia – that is, more distant nearest-the-sun points – are 2012 VP113 and Sedna, at 80 and 76 AU respectively.

However, the orbital semi-major axis of the Goblin is larger than that of both 2012 VP113 and Sedna, meaning it travels much farther from the sun along its orbit than they do. At its most distant point, it is an incredible 2,300 AU from the sun.

The orbit of the Goblin compared to those of some other Inner Oort Cloud objects. Image via Roberto Molar Candanosa/Scott Sheppard/Carnegie Institution for Science.

As Scott Sheppard explained:

These so-called Inner Oort Cloud objects like 2015 TG387, 2012 VP113, and Sedna are isolated from most of the solar system’s known mass, which makes them immensely interesting. They can be used as probes to understand what is happening at the edge of our solar system.

Sheppard and Trujillo also discovered 2012 VP113 in 2014. Finding such objects means that there are probably many more yet to be seen. According to David Tholen:

We think there could be thousands of small bodies like 2015 TG387 out on the solar system’s fringes, but their distance makes finding them very difficult. Currently we would only detect 2015 TG387 when it is near its closest approach to the sun. For some 99 percent of its 40,000-year orbit, it would be too faint to see.

Graph showing the distances of the planets and Kuiper Belt compared to the Goblin (not to scale). Image via Roberto Molar Candanosa/Scott Sheppard/Carnegie Institution for Science.

But it’s not only those objects themselves that are of interest to astronomers. These very distant objects might also be pointing the way to finally locating another major planet in our solar system. As noted by Sheppard:

These distant objects are like breadcrumbs leading us to Planet X. The more of them we can find, the better we can understand the outer solar system and the possible planet that we think is shaping their orbits – a discovery that would redefine our knowledge of the solar system’s evolution.

One major clue that the Goblin may be evidence for the larger Planet X is that the location in the sky where 2015 TG387 reaches perihelion is similar to that of 2012 VP113, Sedna, and most other known extremely distant trans-Neptunian objects this could be explained by something “pushing” them into similar types of orbits. To test this further, Chad Trujillo and Nathan Kaib at the University of Oklahoma ran computer simulations to see how various hypothetical Planet X orbits would affect the orbit of 2015 TG387. Since most previous estimates of Planet X’s size say it is significantly larger than Earth, the simulations included a super-Earth-mass planet at several hundred AU on an elongated orbit, as had been proposed by Caltech’s Konstantin Batygin and Michael Brown in 2016.

Discovery images of the Goblin (2015 TG387) taken by the Subaru 8-meter telescope on Mauna Kea in Hawaii on October 13, 2015. The two images were taken about 3 hours apart. Image via Scott Sheppard.

So what was the result? Most of the simulations suggested that not only was 2015 TG387’s orbit stable for the entire age of the solar system, but it was actually “shepherded” by Planet X’s gravity – that would keep the much smaller 2015 TG387 away from the much more massive Planet X. Such gravitational shepherding – similar to how Saturn’s smallest moons shepherd its rings – could also explain why these distant objects in the solar system all have similar orbits. According to Trujillo:

What makes this result really interesting is that Planet X seems to affect 2015 TG387 the same way as all the other extremely distant solar system objects. These simulations do not prove that there’s another massive planet in our solar system, but they are further evidence that something big could be out there.

If Planet X is confirmed to exist, it may indeed turn out to be – as suggested by some scientists – a super-Earth, a rocky planet larger than Earth but smaller than Uranus or Neptune. Many such worlds have already been found in other solar systems, so discovering a previously unknown one here as well would be … well, very exciting!

Bottom line: While the elusive Planet X hasn’t been found yet, the discovery of the dwarf planet nicknamed the Goblin is intriguing, and provides another clue that Planet X olmalıdır out there, waiting to be detected by earthly telescopes.


Videoya baxın: Fizika 1994 2015yeni test toplusu cavabları (Dekabr 2021).