Astronomiya

Bir ulduz çox sayda planetin ətrafında və ya böyük ayları olan bir planetin ətrafında dönə bilərmi?

Bir ulduz çox sayda planetin ətrafında və ya böyük ayları olan bir planetin ətrafında dönə bilərmi?

Qeyd: Tək və ya tənha bir planet ətrafında fırlanan bir ulduzdan danışmıram :)

Bir planetin ətrafında dövr edən bir ulduzun demək olar ki, mümkünsüz olduğunu bilirəm, çünki bir planet bir ulduzdan daha kütləvi olsaydı, o "planet" böyük ehtimalla bir ulduz olardı. Bəs planetin kimsəsiz olmadığı barədə:

  1. Yalnız sərbəst üzən planetlərdən ibarət çoxsaylı planet sistemi, lakin planetlər o qədər kütləvi olur ki, ümumi kütlələri ulduzdan daha böyükdür.

  2. Bir planetin özü bir ulduzdan daha böyük deyil, lakin bu qədər kütləvi ayı var

Bu cür vəziyyətlərdə çox kiçik bir ulduzun planetlərin ətrafında dövr etməsi mümkündürmü?


Bunun nəzəri yolları var, amma ehtimal ki, mövcud olmayacaq qədər azdır. Planetlərin bir-birinin ətrafında sabit orbitlərdə olduğu bir sistem istədiyinizi düşünsək. Əsas çətinlik 3 bədən problemi və ya n bədən problemidir. Daha çox burada və burada.

Məsələn, kütləvi bir planet (nəzəri olaraq) planetə bənzər bir kütləvi bir super-kütləvi aya sahib ola bilər, baxmayaraq ki, bu, 2 planet sistemi hesab oluna bilər. Bir planetin iki super-küt aya sahib olması mümkün deyil, çünki bu sabit olmazdı. Ümumiyyətlə, planetlər bütün aylarının kütləsindən qat-qat çoxdur, eyni şəkildə ulduzlar bütün planetlərinin kütləsindən qat-qat çoxdur və bu gerçəkliyini dayandırdıqda sistem artıq sabit deyil. Bir sistemə ay əlavə edərək və ya günəşdən daha çox kütlə əldə etmək üçün kifayət qədər planet əlavə edərək kifayət qədər kütlə yaratmaq çox çətindir, əgər planetlər bir-birinə dəyməsə də, müəyyən bir kütləni keçməsə, onlar planet olmağı dayandırıb bir növ olacaqlar. kifayət qədər planetlərin birləşdiyi zaman ulduz.

Günəş sistemimiz kimi cazibə sistemlərinə baxsaq, kütlənin% 99,7-si günəşdə olduğu üçün günəş hakimdir və hər şey günəşin ətrafında dövr edir. Daha böyük obyektlərdən bir neçəsinin ayı var və maraqlıdır, ancaq yalnız digər planetlərdən nisbətən sakit orbitlərdə olmalarına səbəb olur, bir neçə asteroid bir-birinin ətrafında dövrə vurur, lakin sistem günəşin ətrafında daha kiçik sabit orbital zonalarla çox qurulmuşdur. planetlərin ətrafında.

Plutonun eyni zamanda Pluton və Charonun nisbətən böyük olduğu və ətrafında 4 kiçik ayın ətrafında olduğu bir təsir səbəb olduğu olduqca maraqlı bir orbital sistemi var.

Mənbə:

Ancaq bu cür strukturlaşdırılmış sistemlər yalnız əhəmiyyətli bir kütlə diferensiallığınız varsa mümkündür. 3 və ya daha çox oxşar kütlə və oxşar məsafəyə sahib olduğunuz zaman yüksək dərəcədə riyazi xaos və qeyri-sabitlik əldə edirsiniz. Bunun işləməsi üçün yaradıcı riyazi fəndlər var, lakin heç biri sabit və ya ehtimal olunmur.

Bənzər 3 kütlə cisminin görünüşü budur və belə bir sistemdə davamlı dəyişikliklərlə ən çox ehtimal olunan ssenari cəsədlərdən birinin xaricə çıxmasıdır. (mənbə, yuxarıdakı N bədən problemi)

Bir neçə ulduzlu ulduz sistemləri var, lakin onlar qeyri-sabitdir və ya kütlədə əhəmiyyətli fərqlər ehtiva edirlər. Cazibə quruluşu ulduzlar üçün olduğu kimi böyük planetlərə də aiddir və burada bir məqalə var.

Bir-birinin ətrafında dövr edən 2 cisim və 3-cü kütləvi bir cisim kifayət qədər uzaqlaşaraq sabitlik yarada bilərsiniz. (Proxima Centauri bir az kiçik olsa da, Alpha Centauri bu cür quruluşdur, amma eyni sistemdir).

Hətta bir-birinizin ətrafında və daha sonra daha 2 obyektin olduğu, bir-birinizin ətrafında döndüyünüz varisliyi də yarada bilərsiniz, ancaq 2 co-orbital bir-birinizin ətrafında fırlansın və bunu kifayət qədər dəfə etsəniz, kifayət qədər yarada bilərsiniz. daha kütləvi bir ulduzun hər şeyi uzaq bir şəkildə dövr edə biləcəyi, ancaq çox quruluşlu və çox uzaqlaşdığı planet kütləsi. Normal bir orbit hesab etdiyim şey deyil.

Siz də aldatmaq və vahşi dərəcədə qeyri-sabit bir ümumi yaxınlıq orbitində bir neçə planetə sahib olmaq və ortada xaotik qarışıqlıq ətrafında bir az məsafədə bir ulduza sahib ola bilərsiniz, lakin uzun müddət sabit olmayacaqdı.


Kütləvi şəkildə planet və ulduzlar arasında qəhvəyi cırtdanlar olduğunu unutmayın. Ən ağır planetlər on bir Yupiter kütləsidir və ən yüngül ulduzlar 80 Yupiter kütləsindən biraz çoxdur (Wikipedia-da qəhvəyi cırtdanlar haqqında məqalədən). Bu, bir qırmızı cırtdanın ətrafında dövr etməsi üçün bir növ yeddi super-Jupiters sisteminə ehtiyacınız olacaq deməkdir. UserLTK-nin qəbul olunmuş cavabda aydın şəkildə göstərdiyi kimi, bunun işləyəcəyi həqiqətən inandırıcı sabit bir konfiqurasiya yoxdur.

Ancaq inanılmaz sabit bir konfiqurasiya təklif edə bilərəm. Boş bir kainatda və ya dərin qalaktikalararası məkanda iki cisim bir-birindən çox uzaq ola bilər və yenə də sabit şəkildə bir-birinin ətrafında dövr edir. Beləliklə, ümumi ağırlıq mərkəzinin ətrafında fırlanan iki super-Yupiterin təsəvvür edin. Onlardan çox, üçüncü bir super Yupiter cütlüyün ətrafında dövr edir. Daha doğrusu, 3 planet sisteminin ümumi ağırlıq mərkəzi ətrafında dövr edir.

Sistem çox təcrid olunduğundan, səhv etmədiyim təqdirdə prosesi sonsuza qədər təkrarlaya bilərik. Hər zaman bir çoxluqdan kifayət qədər uzaqlaşa bilərsiniz ki, perspektivinizdən təxminən bir nöqtə olsun və sonra aranızdakı cazibə mərkəzi ilə o nöqtə arasında fırlanasınız. Bu prosesi istifadə edərək, yeddi və ya daha çox super-Jupiters və bir qırmızı cırtdanın çox uzaqda döndüyü bir sistem qurursunuz.

Əgər belə bir sistem olsaydı, mən bunu qəsdən ulduz mühəndisliyinin sübutu hesab edərdim. Belə bir mükəmməl orbit zənciri çox böyük bir təsadüfdür.


PLANETPLANET

Mükəmməl Günəş Sisteminin qurulması hissə 6: çox ulduzlu bir sistem

Bu yazıda Ultimate Solar Sistemini növbəti səviyyəyə qaldıracağıq. Əlavə edəcəyimiz əsas tərkib çoxluqdur. Bu sistemdə bir və ya iki deyil, bir çox ulduz olacaq.

Tez bir xülasə. 5-ci hissədə, dünyalarımızın həyatı qəbul edə biləcəyi ulduzların yaşana biləcəyi zonamıza planetlərin qablaşdırılmasının iki fərqli yolu tapdıq. Ultimate Solar System 1 yalnız Yerə bənzər (qayalı) planetləri (funky orbital konfiqurasiyasında) əhatə edir. Ultimate Solar System 2-də Yerə bənzər aləmlərin yarısı planetlər deyil, nəhəng planetlərin ayları idi.

Bu iki nəhəng Günəş Sistemi arasında seçim edə bilmədim və hər ikisini də seçdim. Onları ikili ulduz sisteminə qoydum:

Son günəş sistemi. Təxminən 100 Astronomik Vahid (1 Astronomik Vahid = Yer-Günəş məsafəsi) məsafədə bir-birinin ətrafında dövr edən seçdiyimiz iki ulduzdan ibarətdir. Hər bir ulduz son Günəş Sistemlərimizdən birini tutur. Orijinal yazı burada.

Geriyə baxanda Ultimate Solar System-in kifayət qədər iddialı olduğunu düşünmürəm. Əlbətdə ki, həyat ehtiva edən 60 planeti bir sistemə sıxdıq. Ancaq daha yaxşısını edə bilərik!

Bu yazıda sistemin qura biləcəyimiz bir cəhətinə diqqət yetirəcəyəm: sistemdəki ulduz sayının artırılması. Bir planetin göydə beş Günəş olduğu bir sistem yaratdığım son yazılarımdan ilham aldım (3 hissəli bir seriya idi: burada, burada və burada bax). Nə edəcəyiksə, hər birinin planetlərlə dolu öz yaşayış zonasına sahib olan bir çox ulduzdan ibarət bir sistem qurmaqdır. Bu, bizi qaranlıq fəlsəfi sulara salır, çünki & planşet sistemi & # 8221 nə qədər geniş müəyyən etməliyik? Bu müzakirəni atlayacağıq, atlanaraq yeni bir çox ulduzlu Ultimate Solar System quracağıq (bu barədə bir fikiriniz varsa, şərh yazmaqdan çəkinməyin).

Bir çox ulduzun yoldaş ulduzu var. İkili sistem sadəcə bir-birinin ətrafında dövr edən iki ulduzdur. Orijinal Ultimate Solar Sistemimiz, təxminən 100 Astronomik Vahid ilə ayrılan iki ulduzla ikili bir sistem meydana gətirdi. Üçlü, dördlü, beşlikli və hətta sextupllu ulduz sistemləri çoxdur. Məsələn, Castor 6 ulduzlu sistem belə görünür:

Kredit: Caetano Julio / NASA JPL.

Ulduz sistemlər, orbitlərini sabit saxlayan standart bir planı izləyirlər. Hiyerarşik bir quruluşda təşkil olunurlar. Bunun mənası budur ki, hər bir orbit dəsti fərqli bir ölçü miqyasındadır. Ulduzların orbitlərinin ölçüləri 1-2-3 deyil, 1-10-100 arasındadır. Hər hansı bir ulduz həqiqətən başqa bir ulduza yaxındır. Bundan sonra digər ulduzlar çox uzaqdadır.

Budur iyerarxik 8 ulduzlu sistemin cizgi filmi:

8 ulduzdan ibarət hiyerarşik bir sistem. Dairələr ulduzların yollarını göstərir & # 8217 orbit. Bu şəkil miqyaslı deyil. Yaxın ikili fayllar arasındakı ayrılma (a və b arasındakı məsafə və ya c ilə d arasındakı məsafə və s.) Yaxın ikili cütlüklər arasındakı ayrımdan (a + b və c + d və ya e arasındakı məsafədən təxminən 10 dəfə kiçik olmalıdır) + f və g + h). Texniki qeyd: Bu sistemdə iyerarxiya 3-dən (burada bax).

Bu sistem iyerarxikdir, çünki hər yaxın ulduz cütü (ulduzlar a və b, b və c və s.) Digər ulduzlardan (və ya ulduz cütlərindən) bir-birinə çox yaxındır. A və b ulduzları arasındakı ayrılma a + b və c + d ulduzları arasındakı ayrılmaya nisbətən çox azdır, bu da a + b + c + d və e + f + g + h ulduzları arasındakı ayrılmadan çox kiçikdir. Gəlin deyək ki, ən yaxın ikili binalar arasındakı ayrılma 0,1 Astronomik Vahiddir, hər iki yaxın cütlük arasındakı ayrılıq 1 Astronomik Vahiddir və 4 ulduzlu yığınlar arasındakı ayrım 10 Astronomik Vahiddir.

Hiyerarşik bir quraşdırma, hər bir əlavə hiyerarşi səviyyəsi üçün ulduz sayını iki dəfə artıra bilər. Məsələn, yuxarıdakı şəkildəki 8 ulduzlu sistemdən başlayaq. İki 8 ulduzlu sistemi götürə bilərik və bir-birimizin ətrafındakı orbitdə yerləşdirə bilərik. Yeni orbitin çox geniş, növbəti səviyyə aşağıdan on qat daha böyük olmasını təmin etməliyik. Qurğumuzda, iki sistemin sabit olması üçün iki 8 ulduzlu sistemin bir-birindən 100-ə yaxın Astronomik Vahid olması lazımdır.

Bu sistem sadəcə bir-birinin ətrafındakı orbitdə yerləşdirilmiş 8 ulduzlu iyerarxik sistemlərdən ikisidir. Bu sistemin 4 səviyyəli bir iyerarxiya səviyyəsi var.

Gəlin davam edək. Həqiqətən, iki 16 ulduzlu iyerarxik sistemi götürə bilərik və bir-birimizin ətrafındakı orbitdə yerləşdirə bilərik. İndi ən böyük orbitin ölçüsü 1000 Astronomik Vahiddir və sistemdə 32 ulduz var.

Bununla nə qədər gedə bilərik? Nə qədər hiyerarşik bir ulduz sistemi qura bilərik? (Həqiqətən də tısbağalar bütün yoldan aşağıdadır?) Bir sistem həddindən artıq böyüyürsə o zaman Qalaktikanın özündən, digər ulduzlardan və nəhəng qaz buludlarından cazibə zərbələri hiss olunur. Bu əlavə vuruşlar, ulduzlar bir-birindən təxminən 1000 Astronomik Vahid olduqda ulduzları və orbitləri dəyişdirməyə başlayır. Təxminən 100.000 Astronomik Vahiddən daha böyük orbitlər həqiqətən sərhəddədir və demək olar ki, istənilən vaxt pozula bilər.

İndi hiyerarşik ulduz sistemlərinə planetlər təqdim edək. Hələlik planetlərin özləri üçün narahat olmayacağıq, əksinə yalnız ulduzlar və yaşayış üçün yararlı zonalar.

Əvvəlki düşüncəmizdən fərqli olaraq (bu seriyanın 1-ci hissəsindən), indi ulduz tipi həqiqətən vacibdir. Kiçik, aşağı kütləli ulduzlar daha zəifdir, buna görə yaşayış zonaları daha böyük, daha kütləvi ulduzların yaşayış zonalarından daha kompaktdır. Müəyyən bir sistemdəki ulduzların sayını artırmaq üçün apardığımız araşdırmada bəzən qırmızı cırtdanlar adlandırılan az kütləli ulduzları seçmək məntiqlidir.

Yuxarıdakı hiyerarşik ulduz sistemlərində ən yaxın ikili ulduzlar bir-birindən 0,1 Astronomik Birlik idi. Gəlin yaxın ikili binalardakı iki ulduzu bir ulduz və yaşanma zonası üçün söndürək. Bunun sığması üçün yaşayış zonaları təqribən 0,1 Astronomik Birlik olan ulduzlara ehtiyacımız var. Bu, Günəşin yaşana biləcəyi zonadan 10 qat daha yaxındır, yəni istədiyimiz ulduzlar Günəşdən 100 dəfə daha zəifdir. M cırtdanları istəyirik. (Kepler-186-dan biraz daha soyuq olan növ). M cırtdanlar Galaxy-də Günəşə bənzər ulduzlardan daha çox yayılmışdır, buna görə də onları bir ulduz sistemi qurmaq üçün istifadə etmək bir qədər mənalıdır.

Keçiddən sonra 8 ulduzlu iyerarxik sistemin görünüşü belədir:

Hiyerarşik 4 ulduzlu sistem. 8 ulduzlu iyerarxik sistemdəki yaxın ikili ulduzları əvəz edən yaşıl üzüklər, hər ulduzun yaşana bilən zonasını təmsil edir.

Bir-birinin ətrafında dövr edən iki ulduz əvəzinə, ən yaxın ikili ulduzlar indi yaşayış zonaları ətrafında dövr edən M cırtdanlardır. Bu yaşayış zonaları sabitdir və hər biri planetləri qəbul edə bilər. Buna qayıdacağıq.

Növbəti addım sadəcə başqa bir səviyyədə iyerarxiya əlavə etməkdir. İki sistem qoyaq və hər biri sabit yaşayış zonalarına sahib 4 ulduzlu və bir-birinin ətrafındakı orbitdə olsun.

İndi hər biri planetləri qəbul edə bilən sabit bir yaşayış zonasına sahib olan 8 ulduza qədər & # 8217; Gəlin davam edək və bir qat daha əlavə edək və son dəfə ulduz sayını iki dəfə artıraq. Budur biz əldə edirik:

1000 Astronomik Birlikdən daha yaxın 16 ulduzu ehtiva edən bir iyerarxik sistem. Kiçik yaşıl dairələr hər bir ulduzun yaşana bilən zonasını təmsil edir (diqqətlə baxsanız, bunlardan 16-sı var, ancaq hər ikisi bütün iyerarxik bir şey üzündən bir-birinə qarışır).

Limitə çatdıq. Galaktik cazibə narahatlıqları timsah rolunu oynayaraq, təhlükəli sulara basmadan başqa bir iyerarxiya qatını əlavə edə bilmərik.

Çox ulduzlu Günəş Sistemimiz üçün infrastruktura sahibik. 16 M cırtdan ulduzdan ibarətdir. Yaşana bilən hər bir ulduz zonası digər ulduzlardan yaxşı ayrılmış və dinamik olaraq sabitdir. Sistemdəki bu qədər ulduz olsa da, digər ulduzların işığı yaşayış zonasında nəzərəçarpacaq dərəcədə təsir göstərmir, çünki ən yaxın ulduz 10 qat uzaqlaşır və 100 dəfə solur.

Gəlin bu yaşayış zonalarını planetlərlə dolduraq! Biz (bu seriyanın 3-cü hissəsindən və 4-cü hissəsindən) mümkün qədər çox planetin öz orbitlərini sabit saxlayaraq yaşayış zonasına necə yığacağımızı bilirik. 5-ci hissədə gördüyümüz kimi, yaşaya bilən zonaya təxminən otuz həyat verən dünyanı yerləşdirə bilərik (Ultimate Solar System 1-də 24 və Ultimate Solar System 2-də 36).

16 nüsxə Ultimate Solar System 2-ni seçmək sadəcə cazibədar bir şeydir. Bu, sistemdəki 576 yaşayış aləmini verərdi, ancaq Ultimate Solar System 16 nüsxəsini seçsəydik, yalnız 384-ə bərabərdir. Lakin M cırtdan ulduzlarda bu qədər qaz yoxdur & # 8217 nəhəng planetlər Günəşə bənzər ulduzlar. So Ultimate Solar System 1, bu sistemdəki ulduzların çoxu üçün Ultimate Solar System 2-dən daha məqbul bir seçimdir. Və bir neçə Ultimate Solar System 2 & # 8217s olduğu müddətcə planetlərin sayı hələ 400-dən çoxdur. Çox köhnə deyil.

16 ulduzlu Ultimate Solar Sistemimizin görünüşü belədir:

16 ulduzlu Ultimate Solar System. Hər yaşıl dairə bir ulduzdur və yaşana bilən zonadır. 16 M cırtdan ulduzlar hiyerarşik bir konfiqurasiya ilə düzülmüşdür. Yaşana bilən hər ulduz zonası sabit olmaq üçün digər ulduzlardan kifayət qədər uzaqdır və sistemdə ümumilikdə 576 ehtimal olunan həyat dünyası üçün 24-36 planet (buraya bax) ehtiva edir.

Biz bunu etdik! Bu, orijinal Ultimate Solar Sistemindən 60 yaşayış dünyasından 400 və ya daha çoxuna qədər böyük bir addımdır! Bəziləri bunun hətta & # 8220Ultimater & # 8221 olduğunu söyləyə bilər!

XÜLASƏ: 16 ulduzlu və sabit yaşayış zonaları olan nəhəng (1000 Astronomik Vahid genişliyində) bir iyerarxik sistem qurduq. Planetləri bu yaşayış zonalarına yığaraq 400-dən çox (və 576-a qədər) potensial yaşayış sahəsi olan bir sistem yaratdıq. Partlama!

Belə bir sistemdə danışılacaq hekayələri düşünün. Bir dünyanı digərinə qarşı qoyan astronomik döyüşlər. Müxtəlif ulduzların ətrafında dövr edən planetlərin rəqabəti. Ayda, Trojan planetlərində və ya ikili planetlərdə canlılar arasında ittifaqlar. Planetlərin və ayların düşmən ələ keçirilməsi. Sistemin fərqli hissələrini araşdıran, keçmişlərindən qaçarkən macəra təqib edən sevimli bir qarışıq avara qrupunu təsəvvür edin (Mən bu verlişi sevdiyim Firefly haqqında düşünürəm). Bir planet sakinlərinin digər ulduzların ətrafında dövr edən planetləri tapmaq üçün nə qədər vaxt lazımdır? Bu aləmlərdə göy necə görünürdü?

Hekayə izahından danışsam, bir etirafım var. Bu yazı həqiqətən növbəti yazıda danışacağım bir hekayə üçün bir quraşdırmadır. 16 ulduzlu Ultimate Solar System-də o qədər də ürəkaçan olmayan bir şey dəmləyir və yaxşı bir planet sistemi pisləşəndə ​​nə baş verdiyini öyrənmək üçün oxuyun.


İkinci şans Ulduz sistemləri

16 sentyabrda Andrew Vanderburg (Wisconsin-Madison Universiteti) rəhbərlik etdiyi astronomlar qrupu Təbiət ağ cırtdanın ətrafında dövr edən ilk bütöv ekzoplaneti kəşf etdiklərini.

"Biz bütöv bir planet tapacağımızı gözləmirdik" deyir Vanderburg. “Məhv olan daha çox planet tapacağımızı gözləyirdik. Bu, təkamülünün ən təhlükəli hissələrini keçmiş kimi görünür. ”

WD 1856b olan planet, Drako bürcündə Yerdən 80 işıq ili uzaqlıqdadır. Ev sahibindən yeddi dəfə böyükdür və o qədər yaxından fırlanır ki, hər 1.4 gündə tranzit keçir. Bəs ulduzunun ölüm xaosundan zədələnmədən necə xilas oldu? Bəs bu cür dünyaların araşdırılması artan ekzoplanet tədqiqatı sahəsini necə zənginləşdirə bilər? Vanderburg və iş yoldaşları, planetin indikindən ən azı 50 dəfə daha uzaqda meydana gəldiyini, ev sahibinin qapısına doğru bir dolama və inanılmaz dərəcədə çətin bir yol qət edib, sonra da bir şəkildə sabit bir orbit təmin etdiyini təxmin edirlər.

"Biz bilirik ki, planetlərin bəzən isti Jupiters səbəbiylə içəriyə köç edir", - Thea Kozakis (Danimarkanın Texniki Universiteti), 20 sentyabrda nəşr olunan bir yoldaş araşdırmasının qrup üzvü deyir. Astrofizik Jurnal Məktubları.

Kozakis, "Bu dünyaları ilk dəfə tapdığımızda, bunun necə baş verəcəyinə dair heç bir fikrimiz yox idi, çünki qaz nəhəngləri ev sahibi ulduza yaxınlaşa bilməz. Vaxt keçdikcə daha uzaqlaşdıqlarını, sonra köçdüklərini anladıq. ”


Uzaq bir gənc ulduzun ətrafında dövr edən dörd nəhəng planet tapıldı

Tədqiqatçılar, ətrafındakı orbitdə dörd Yupiter və Saturn ölçüsündə planetləri olan gənc bir ulduz olduğunu, belə bir gənc sistemdə ilk dəfə bu qədər kütləvi planetlərin aşkar edildiyini təsbit etdilər. Sistem eyni zamanda hələ müşahidə edilən ən həddindən artıq orbitlər üçün yeni bir rekorda imza atdı: ən kənar planet ulduzdan içindəki planetdən min qat daha uzaqdır və bu da belə bir sistemin necə meydana gələ biləcəyi ilə bağlı maraqlı suallar doğurur.

Ulduz cəmi iki milyon yaşındadır - astronomik baxımdan ‘uşaq’ və ətrafı nəhəng toz və buz diskilə əhatə olunmuşdur. Protoplanet disk kimi tanınan bu disk, ulduz sistemlərindəki planetlərin, ayların, asteroidlərin və digər astronomik cisimlərin meydana gəldiyi yerdir.

Ulduzun əvvəlcədən diqqətəlayiq olduğu bilinirdi, çünki ilk isti Yupiter deyilən və bu qədər gənc bir ulduz ətrafında kəşf edilmiş ana ulduzuna çox yaxın bir dövr edən böyük bir planet & # 8211. İsti-Yupiterlər kəşf olunan ilk ekzoplanet növü olsalar da, varlıqlarını çox vaxt yerində formalaşmaq üçün ana ulduzlarına çox yaxın olduqlarını düşündükləri üçün astronomları çoxdan çaşdırdı.

İndi İngiltərənin Cambridge Universitetinin rəhbərlik etdiyi bir tədqiqatçı qrupu, bu körpə isti-Yupiterə planetar 'bacı' tapmaq üçün Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) istifadə etdi. Onların görüntüsü, diskdə üç fərqli boşluğu ortaya çıxardı, bunların nəzəri modelləşdirməsinə görə, böyük ehtimalla gənc ulduzun ətrafında dönən üç əlavə qaz nəhəngi planetinin səbəb olduğu. Onların nəticələri bildirilir Astrofizik Jurnal Məktubları .

Ulduz, CI Tau, təxminən 500 işıq ili uzaqda, qalaktikanın yüksək məhsuldar bir ulduz ‘uşaq bağçası’ bölgəsində yerləşir. Dörd planet öz orbitləri ilə çox fərqlənir: ən yaxın (isti-Yupiter) Merkuri orbitinə bərabərdir, ən uzaq orbitlər Neptununkundan üç qat daha çox məsafədə. İki xarici planet Saturnun, iki daxili planet isə Yupiterin kütləsindən bir və 10 qat çoxdur.

İsti Jupiters ev sahibi ulduzuna yaxın dövr edən nəhəng planetlər olduğundan, onları tapmaq daha asandır. Şəkil krediti: NASA / ESA / G. Bacon (STScI) / N. Madhusudhan (UC)

Kəşf astronomlar üçün bir çox sual doğurur. Ulduzların təxminən yüzdə biri isti Jupiters-ə ev sahibliyi edir, lakin bilinən isti Jupiters-in əksəriyyəti CI Tau-dan yüz qat daha yaşlıdır. “CI Tau’da görülən həddindən artıq planetar arxitekturanın isti Yupiter sistemlərində yaygın olub olmadığını söyləmək hələlik mümkün deyil, çünki bu qardaş planetlərin protoplanet disk üzərində təsiri nəticəsində aşkar olundu - köhnə sistemlərdə işləməyəcəkdir. artıq protoplanet diskə sahib deyilsiniz ”deyə Cambridge Astronomiya İnstitutundan professor Cathie Clarke deyir.

Tədqiqatçıların fikrincə, bacı-qardaş planetlərin daxili planetin ultra yaxın orbitinə sürülməsində rolu olub olmadığı və bunun ümumilikdə isti Yupiterlərin hazırlanmasında işləyən bir mexanizm olub olmadığı da aydın deyil. Və başqa bir sirr xarici iki planetin ümumiyyətlə necə meydana gəlməsidir.

Clarke, "Planet meydana gəlməsi modelləri, onsuz da müşahidə edilmiş planet növlərini düzəldə bilməyə yönəlməyə meyllidir, buna görə yeni kəşflər mütləq modellərə uyğun gəlmir" deyir. “Saturn kütləvi planetlərinin əvvəlcə möhkəm bir nüvənin yığılması və sonra üstünə bir qaz qatının çəkilməsi ilə meydana gəlməsi lazım idi, lakin bu proseslərin ulduzdan böyük məsafələrdə çox yavaş olması ehtimal olunur. Əksər modellər bu məsafədə bu kütlədən planetlər düzəltmək üçün mübarizə aparacaqlar. ”

Qarşıda duran vəzifə, disk və planetlərin xüsusiyyətləri haqqında daha çox ipucu əldə etmək üçün çoxsaylı dalğa boylarında bu başsındıran sistemi araşdırmaq olacaq. Bu vaxt, planetlərin görüntüləmə qabiliyyətinə sahib ilk teleskop olan ALMA, ehtimal ki, digər sistemlərdə sürprizlər atacaq və planet sistemlərinin necə formalaşdığına dair mənzərəmizi yenidən formalaşdıracaq.

İlə bu günə qədər davam edinson Space haqqında hər şey -mövcuddur hər ay yalnız 4.99 funt-sterlinqə. Alternativ olaraq abunə ola bilərsinizburada qiymətin bir hissəsi üçün!


Altı planetli sistem cazibə sədaları altında zamanla rəqs edir

Astronomlar, diqqət çəkici bir günəş sistemi, yaxınlıqdakı bir ulduzun ətrafında dövr edən bir planet sistemi tapdılar. Birincisi, orada ən azı altı planet var. Başqa birinə görə, xarici beş planet ulduzun ətrafında sinxron olaraq dövr edir, rəqs edənlər kimi cazibə gücünə keçir!

Ulduz TOI-178 adlanır və Yerdən 200 işıq ilində bir saçdır. TOI, Transiting Exoplanet Survey Satellite tərəfindən aşkarlanan namizəd planetlərin olduğu bir ulduz olan TESS (maraqlanmayan, amma nədənsə məni qıran TOI-nı qısaldılmış bir kısaltma halına gətirən) bir ulduzdur.

Daha pis Astronomiya

TESS, ulduz işığında müntəzəm, periyodik daldırma axtarır ki, planetin ulduzunun qarşısından keçdiyini gördüyümüzü göstərir, dedikimiz mini tutulma tranzit. Bu yalnız orbiti kənarda gördükdə olur. Ancaq bundan etibarən dövr (planetin "ili") və planetin ölçüsü tapıla bilər - daha böyük bir planet daha çox işığı bloklayır.

Astronomlar TOI-178-in TESS müşahidələrini təhlil etdikdə, ulduzun ətrafında dövr edən altı planetin olduğunu və xarici beş planetin hamısının bir-birinin sadə qatları olan dövrlərə sahib olduğunu tapdılar.

Planetlərə TOI-178g (TOI-178g) adlanır (kəşf edilən ilk planetə ulduz adı əlavə olaraq kiçik hərf verilir b). Planetlərin dövrləri, ulduzdan və Dünya günlərində çıxmaq üçün b = 1.91, c = 3.24, d = 6.56, e = 9.96, f = 15.23 və g = 20.71.

Bu rəqəmlərə bir nəzər yetirin: D planetinin c planetindən iki dəfə daha çox dövr alması lazımdır, beləliklə c bir dəfə dolanmaq üçün d vaxtında iki dəfə ulduzun ətrafında dolanır. E planetinin dövrü c-nin üç qatına bərabərdir, beləliklə c hər dəfə e-nin bir dəfəsi üçün üç dəfə dolaşır. F planeti, e planetinin hər üç dəfə etməsi üçün iki dəfə, nəhayət, g planetinin hər dörd dəfə etdiyi f planetində 3 dəfə dolaşır.

Bir planetdə sadə bir çoxluq (2/3 və ya 5/4 kimi iki tam ədədi ilə kəsir şəklində ifadə edilə bilən bir rəqəm) olan bir dövr olduqda deyirik ki rezonans. Bu vəziyyətdə bir rezonans zənciri, bütün xarici beş planetin sadə çoxlu dövrlərdə hərəkət etməsi ilə.

TOI-178 sisteminin bu animasiyası, beş xarici planetdən birinin yarısı və ya tam bir orbitini tamamladığı zaman hər bir planet üçün fərqli bir tonla bir ton oynayır. Planetlərin orbital dövrləri bir-birinin sadə qatları olduğundan naxışlar mütəmadi olaraq təkrarlanır. Kredit: ESO / L. Calçada

TOI-178 kimi bir neçə sistemin sayını 5-ə gətirdiyini bilirik. Bir mənada təbii və asanlıqla meydana gəlirlər. Planetlər ulduzun ətrafındakı bir qaz və toz diskindən əmələ gəlir və bu disklə qarşılıqlı əlaqədə olduqda orbitləri dəyişir. Yavaş-yavaş ulduza yaxınlaşmağa meyllidirlər. Ancaq bu baş verdikdə onlar rezonans modelinə keçə bilərlər və cazibə qarşılıqlı təsirləri bu qanunu gücləndirməyə meyllidir. Bir planet bir az çox sürətlə hərəkət edərsə, xaricdəki planet onu bir az geri çəkər və əksinə.

Digər tərəfdən, belə bir zəncirdə beş planet olduğunuzda, bir planet bir az da olsa qapalı qalsa, bütün rəqsi ata bilər və planetlərin dövrləri dəyişəcək, rezonans. Bu, onların necə meydana gəldikləri barədə bir şey söyləyir: Bu nisbətən yumşaq bir müddət olmalı və bu orbitlərə yerləşmələrini təmin etməlidir. Başqa bir böyük planet onların üstünə çırpılsaydı, zənciri pozacaqdı. Ulduzun təqribən 7 milyard yaşı var, buna görə də bu sistem çoxdan bəri sabitdir.

Qeyd edim ki, bu planetlər ulduzlarına olduqca yaxındır, yəni K tipli bir ulduz dediyimiz, Günəşdən daha kiçik və daha sərin. Yenə də çox yaxındırlar və hamısı bununla bişirilir.

Yer (sol) və Neptun (sağ) arasında ölçü müqayisəsi. Kredit: NASA / jcpag2012, wikimedia

Tranzitlər bizə planetlərin ölçülərini də izah edir: Ulduzdan planetlərin Yerə nisbətən ölçüsü b = 1.18, c = 1.71, d = 2.64, e = 2.17, f = 2.38, g = 2.91. Hamısı Yerdən daha böyükdür, lakin Neptundan daha kiçikdir, ona görə də onları alçaqda super-Earth, daha ucunda mini-Neptunes adlandırırıq. Ancaq hamısı qarışıqdır. Günəş sistemimizdə ən kiçik planetlər ən yaxın orbitə çıxır və nəhənglər uzaqlaşır. Burada belə deyil.

Qəribə. Ancaq daha çox şey var. Astronomlar, planetlərin nə qədər böyük olduğunu izah edən ulduzun refleks sürətini ölçmək üçün başqa teleskoplarla kəşfi izlədilər (onlar ulduzun ətrafında dövrə vurarkən, onu daha kütləvi şəkildə naxışladılar planet daha çətindir).

Planetlərin sıxlığını hesablasanız (kütlə həcmə bölünsə) daha da qarışıq olur. Yerin sıxlığı baxımından (kub santimetrə görə təxminən 5,5 qram və ya su qədər 5,5 qat daha çox), sırayla TOI-178 planetləri b = 0.91, c = 0.9, d = 0.15, e = 0.39, f = 0.58, g = 0.19. Beləliklə, daxili ikisi Yerdən bir az daha azdır, lakin d çox azdır, e ilə d daha sıxdır və f hələ də daha sıxdır, sonra g bir qədər aşağı olur. Onlar hər yerdə!

TOI-178 ulduzunun ətrafında dövr edən altı planetli sistemin təsvir olunduğu sənət əsərləri. Kredit: ESO / L. Calçada / spaceengine.org

Sıxlıq vacibdir, çünki sizə hansı planet olduğunu bildirir. Qaz nəhənglərinin sıxlığı 0,2 Dünyaya qədərdir və 1-ə yaxın qayalı / metal planetlərə sahibdir. Burada öz günəş sistemimizdən tamamilə fərqli olaraq ulduzdan sıra ilə qarışıq olduqlarını görürük. Bunu izah etmək çətindir və bizə də izah edir bir şey bu planetlərin necə meydana gəldiyinə dair vacibdir. Hələ tam olaraq nəyi bilmirik.

Bütün bu sistemləri özümüzdən fərqli olaraq tapdığımız üçün çox xoşbəxtəm. Əvvəlcə onlara "qəribə" deyəcəkdim, amma təəccüb edirəm. Əgər bu yalnız 200 işıq ili məsafədədirsə, deməli, bu kimi sistemlər çox yaygındır, inanılmaz dərəcədə nadir hallarda olsaydı, uzun bir ehtimal görünürdü.

Ola bilər biz qəribə sistem. Düşünürəm ki, bu da ləzzətli olardı. Bəlkə də normal görünürük, çünki öyrəşdiyimiz və fikrimizi əsas götürdüyümüz üçün.

Orada bir əxlaq dərsi varsa, niyə, bəlkə Kainatı daha çox dinləməliyik.


Bu Qəribə Ulduz Sistemdə Üç Kütləvi Planet Kəşf Edilib

Maraqlı yeni bir kəşfdə, astronomlar, bir gənc ulduzun ətrafında dövr edən üç nəhəng qaz planetini təsbit etdilər. Astrofizik Jurnal Məktubları. Ulduz onsuz da bir qaz nəhənginə ev sahibliyi etdi və dördüncü dövrə vuran böyük dünyaların ümumi sayını çəkdi.

Bu qədər böyük bir planetin bu qədər gənc bir ulduzun ətrafında ilk dəfə aşkarlanması deyil, eyni zamanda sistem ən kənar orbitlərə sahib olmaq üçün yeni bir rekorda imza atdı, ən xarici planet min qatdan da çox ulduzdan. Bu tapıntılar birlikdə bu cür sistemlərin necə meydana gəldiyinə dair suallar doğurur.

CI Tau kimi tanınan ulduz, "sadəcə" iki milyon yaşındadır, yəni hələ də həyat dövrünün başlanğıcına yaxındır. Digər gənc ulduzlar kimi, planetlərin, ayların, asteroidlərin və digər astronomik cisimlərin meydana gəldiyi bir protoplanetar disk və mdashin kimi geniş toz və buz diskləri ilə əhatə olunmuşdur.

CI Tau sistemi bu qədər gənc bir ulduzun ətrafında ilk "isti Yupiter" in olması ilə diqqət çəkən qalaktikanın və mdashisin yüksək məhsuldar bir "ulduz nursey" bölgəsində təxminən 500 işıq ili məsafədə yerləşdi. İsti Jupiters, ev sahibi ulduzuna son dərəcə yaxın bir dövrdə olan bir qaz nəhəngi ekzoplanet sinifidir, bu da adətən inanılmaz dərəcədə yüksək səth istiliyinə sahib olduqlarını göstərir. Bu planetlərin mövcudluğu uzun müddət astronomları çaşqınlıqla qarşıladı, çünki onların ulduzlarına indiki mövqelərində meydana gəlmələri üçün çox yaxın olduqları düşünülür.

Atacama Böyük Millimetr / submillimetr Arrayını (ALMA) istifadə edərək, qrup protoplanetar diskdə üç fərqli boşluq müəyyən etdi ki, bu da nəzəri modelləşdirmənin, əvvəllər bilinən isti Yupiterə əlavə olaraq, ulduzun ətrafında dövr edən üç əlavə qaz nəhəng planetinin səbəb olduğunu göstərir.

Bu dörd planet, Saturn kütləsindən Yupiter və mdashandın 10 qatına qədər bir sıra kütlələrə və mdashanda sahibdir. Ən yaxın olan Merupi Günəşimizə nisbətən ulduza daha yaxın olan isti Yupiterdir. Bu arada, ən uzaq iki planet Neptununkundan üç dəfə çox məsafədə dövr edir.

Sistemin bu xüsusiyyətləri, xüsusən isti Jupiters-ə ev sahibliyi edən ulduzların yüzdə birinin CI Tau'dan yüz qat daha yaşlı olma meylini nəzərə alaraq, astronomlar üçün xüsusilə başsındıran və maraqlı edir.

"CI Tau'da görülən həddindən artıq planetar arxitekturanın isti Yupiter sistemlərində yaygın olub olmadığını söyləmək mümkün deyil, çünki bu bacı-qardaş planetlərin protoplanetary disk üzərində təsiri və aşkarlanması və protoplanetary diski olmayan köhnə sistemlərdə işləməməsi, "Tədqiqatın ilk müəllifi olan Cambridge Universitetinin Astronomiya İnstitutundan Cathie Clarke bir açıqlamasında bildirdi.

Yeni aşkarlanan üç dünyanın isti Yupiterin çox yaxın orbitinə itələməsinə kömək edib etmədiyi və bu prosesin bu cür planetlərdə yayılmış olub olmadığı da aydın deyil. Bundan əlavə, tədqiqatçılar xarici planetlərin necə meydana gəldiyini izah edə bilməmişlər.

"Planet formalaşma modelləri, onsuz da müşahidə olunan planet növlərini düzəldə bilməyə yönəlməyə meyllidir, buna görə yeni kəşflər mütləq modellərə uyğun gəlmir" dedi Clarke. "Saturn kütləvi planetlərinin əvvəlcə möhkəm bir nüvəni yığaraq, sonra üstünə bir qaz təbəqəsi çəkərək meydana gəlməsi lazım idi, lakin bu proseslərin ulduzdan böyük məsafələrdə çox yavaş olması ehtimal olunur. Əksər modellər bunun planetlərini düzəltmək üçün mübarizə aparacaqlar. mass at this distance."

The next steps for the researchers will be to further investigate this puzzling star system at multiple wavelengths using ALMA in an attempt to unravel more of its secrets.


5 planets found in unusual rhythmic dance around a star 200 light-years away

Astronomers have discovered a planetary system including six planets and it’s not quite like anything they’ve seen before. The system could challenge the theories scientists have about how planets form and change over time.

Our solar system is just one of many planetary systems, and so far, no two systems are alike. The systems vary in the number and type of planets they contain.

About 200 light-years away from us is the star TOI-178, found in the Sculptor constellation. The research team initially thought there were only two stars orbiting the planet.

A closer look revealed something else entirely.

“Through further observations we realized that there were not two planets orbiting the star at roughly the same distance from it, but rather multiple planets in a very special configuration,” said lead study author Adrien Leleu, a CHEOPS fellow at the University of Bern, Switzerland, in a statement. (CHEOPS stands for the European Space Agency’s CHaracterizing ExOPlanet Satellite.)

The study published Monday in the journal Astronomy & Astrophysics.

Five of the six planets are essentially locked in a rare rhythmic orbit around the stars, creating a resonance. This means that some of the planets are actually aligned every few orbits and that there are discernible patterns as the planets complete their orbits.

This happens around Jupiter in our solar system as three of its moons, Io, Europa and Ganymede, orbit the gas giant. Io is the closest of the three moons. For every four orbits it completes around Jupiter, Europa completes two and Ganymede completes one. This creates a 4:2:1 pattern.

The resonant orbits of the TOI-178 system are more complicated. It’s one of the longest resonant chains found in a planetary system, the researchers said.

The five outer planets of the system follow this pattern: 18:9:6:4:3.

That means for every 18 orbits of the second closest planet to the star, the third planet completes 9.

A chain of resonance can reveal information about how a planetary system forms and evolves and what it was like in the past.

“The orbits in this system are very well ordered, which tells us that this system has evolved quite gently since its birth,” said study coauthor Yann Alibert, an affiliated professor of astrophysics at the University of Bern, in a statement.

Planetary systems can be volatile places in their early days and disruptions caused by the gravitational influence of large planets can disrupt and kick out others. Other times, impacts between planets or other objects can disrupt systems.

This system has been preserved, hence the resonant orbits. However, the densities of the planets are not well ordered, the researchers said.

“It appears there is a planet as dense as the Earth right next to a very fluffy planet with half the density of Neptune, followed by a planet with the density of Neptune. It is not what we are used to,” said study coauthor Nathan Hara, a postdoctoral researcher and CHEOPS fellow at the Université de Genève, in a statement.

The planets in our solar system are arranged with more dense, rocky planets closest to the sun, while the lower density gaseous planets are farther away.

“This contrast between the rhythmic harmony of the orbital motion and the disorderly densities certainly challenges our understanding of the formation and evolution of planetary systems,” Leleu said.

Multiple telescopes were used to study the system, including the CHEOPS satellite and multiple ground-based telescopes at the European Southern Observatory in Chile.

Exoplanets are difficult to observe directly, but the scientists used two methods to observe them. These methods include radial velocity, or observing starlight for telltale wobbles as planets move around a star in orbit, and transiting, or dips in starlight as planets pass in front of stars.

Both techniques revealed that the planets are much closer and in quicker orbits around their star than Earth is to the sun. For example, the closest planet to the star completes a full orbit in a couple of Earth days the farthest takes about 10 times that.

The planets range in type, including rocky and larger than Earth, known as super-Earths, as well as gaseous planets smaller than those in our solar system, called mini-Neptunes.

While the planets are between one to three times the size of Earth, their masses are 1.5 to 30 times that of Earth.

None of the planets are considered to be in the habitable zone of the star, or the perfect distance from the host star where these planets could support liquid water, or life, on their surfaces.

However, more observations of this system could reveal more planets orbiting the star that are in that zone. Future telescopes will be able to directly image some of these exoplanets and peer into their atmospheres, revealing more of the TOI-178 system’s secrets.


Ask Ethan: Can Two Planets Share The Same Orbit?

Despite the dangers an occasional comet or asteroid strike might bring, our Solar System is actually wonderfully stable place, with all eight planets expected to remain in their orbits, stably, for as long as the Sun lives. But are all solar systems this way? After sifting through our questions and suggestions for Ask Ethan this week, I selected this outstanding question by Dee Hurley:

Is it possible to have a solar system with two planets sharing the same orbit?

It's a really good question, and our own Solar System offers some clues to the answer.

Image credit: Wikimedia Commons user WP.

According to the International Astronomical Union (IAU), there are three things an orbiting body needs to do in order to be a planet:

  1. It needs to be in hydrostatic equilibrium, or have enough gravity to pull it into a spherical shape. (Plus whatever rotational effects distort it.)
  2. It needs to orbit the Sun and yox any other body (like another planet).
  3. And it needs to clear its orbit of any planetesimals or planetary competitors.

This last definition, strictly speaking, rules out two planets sharing the same orbit, since the orbit wouldn't be cleared if there were two of them.

Image credit: NASA/Ames/JPL-Caltech.

But why worry about technical definitions? Let's worry, instead, about whether it would be possible to have two Earth-like planets that share the same orbit around their star. The big worry, of course, is gravitation, which can ruin a dual orbit in one of two ways: either a gravitational interaction can "kick" one of the planets very hard, either sending it into the sun or out of the solar system, or the mutual gravitational attraction of the two planets can cause them to merge, resulting in a spectacular collision.

Image credit: NASA/JPL-Caltech.

This latter case is, in fact, something that happened to Earth when the Solar System was only a few tens of millions of years old! The collision resulted in the formation of our Moon, and very likely caused a major resurfacing event on our planet.

Two planets don't do a great job of occupying the same exact orbit, because there's no such thing as true stability in these cases. The best you can do is hope for a quasi-stable orbit, meaning that while, technically, on infinitely long timescales, everything is unstable, you bacarmaq obtain configurations that last billions of years before one of these two "bad" things occurs. And for that, I want to introduce you to a concept: Lagrange points.

Image credit: NASA and the WMAP science team, via . [+] http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_l2.html.

If you only considered two masses -- the Sun and a single planet -- there are five points (known as Lagrange points) around each one where the gravitational effects of the Sun and the planet cancel out, and all three bodies move in a stable orbit forever. Unfortunately, only two of these Lagrange points, L4 and L5, are stable anything that starts out at the other three (L1, L2, or L3) will unstably move away, and wind up colliding with the planet or getting ejected.

But L4 and L5 are the points around which asteroids collect. The gas giant worlds all have thousands, but even Earth has one: the asteroid 3753 Cruithne, which is presently in a quasi-stable orbit with our world!

Although this asteroid in particular isn't stable on billion-year timescales, it is definitely possible for two planets to share an orbit just like this. It's also possible to have a binary planet, which would be a lot like the Earth/Moon system (or the Pluto/Charon system), except with no clear "winner" as to who's the planet and who's the moon. If you had a system where two planets were comparable in mass/size, and only separated by a short distance, you could have what's known as either a binary or double planet system. Recent studies indicate that this is, in fact, possible.

But there's one more way to do it, and this is something you might not have thought was stable: you can have two planets in two separate orbits, one interior to the other, where the orbits swap periodically as the inner world overtakes the outer world. You might think this is crazy, but our Solar System has an example where this happens: two of Saturn's Moons, Epimetheus and Janus

Every four years, whichever moon is interior (closer to Saturn) comes to overtake the exterior one, and their mutual gravitational pull causes the inner moon to move outward, while the outer moon moves inward, and they swap.

Image credit: Emily Lakdawalla, 2006, via . [+] http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2006/janus-epimetheus-swap.html/.

Over the past 25 years, we've observe these two moons dance quite a bit, and as far as we can tell, this configuration is stable over the lifetime of our Solar System. In other words, it's totally conceivable that we'd have a planetary system somewhere in our galaxy with two planets (rather than moons) that do exactly this!

Image credit: NASA / JPL / David Seal.

The unfortunate news, at least for now, is that out of the thousands of discovered planets around other stars, we don't have any binary planet candidates yet. (You may have heard of one a few years ago, but it was retracted.) Of course, our technology hasn't progressed to the point where we've discovered moons around exoplanets yet, either, and yet we fully expect them to be there.

The reality is that these orbit-sharing circumstances are expected to be rare, but not so exceedingly rare that we don't expect to see it ever. Give us a better planet-finding telescope, a million stars and about 10 years, and I'd be willing to bet we'd find examples of all three cases of planet-sharing orbits. The laws of gravity and our simulations tell us they ought to be there. The only step left is to find them.


Gas Giants Bounce Around — and Collide — in Alien Solar Systems

Gas giants around other stars often travel along highly-elliptical orbits, contrary to common thought, and massive collisions and interactions between gas giants may be to blame, a new study finds. The Cosmic Companion talks to lead researcher Renata Frelikh of UC Santa Cruz.

M ore than 4,000 worlds are now known to orbit stars other than our sun, and a fraction of these are giant worlds, like Jupiter and Saturn, orbiting close to their parent star. Basic laws of physics (as well as common intuition) would indicate that such a world should have a largely-circular orbits, due to the forces acting on the bodies.

Observations of large exoplanets near their stars, however, reveal just the opposite — that many of these worlds are tracing out highly-elliptical orbits as they race around the stellar companion.

“A giant planet is not as easily scattered into an eccentric orbit as a smaller planet, but if there are multiple giant planets close to the host star, their gravitational interactions are more likely scatter them into eccentric orbits,” Renata Frelikh, a graduate student in astronomy and astrophysics at UC Santa Cruz, stated in a press release from UC Santa Cruz.

Get Together or Go Rogue

A new series of simulations show that massive planets which formed close to stars can interact with each other, radically altering each other’s orbits. During a giants-impact phase of planetary evolution, massive planets collide, building up even larger worlds. Our own Moon was likely formed as our budding solar system passed through this stage of development billions of years ago.

“Exoplanetary systems host giant planets on substantially noncircular, close-in orbits. We propose that these eccentricities arise in a phase of giant impacts, analogous to the final stage of solar system assembly that formed Earth’s Moon,” researchers describe in an article published in Astrofizik Jurnal Məktubları.

Some gravitational interactions between massive worlds are capable of sending planets out of their solar system, to soar free among the stars as rogue planets.

As inertia rises with mass, it should be harder to alter the orbit of a more massive world than it would be to act on a smaller world. So, large worlds close to their local stars should tend to trace out near-circular orbits.

Smaller planets should, therefore, be more susceptible to this gravitational scattering than larger worlds. But, astronomers have detected giant worlds tracing out highly-elliptical paths around their parent star(s). These patterns are far different than that seen among our own family of worlds, where the inner solar system is filled with small planets, traveling along highly-circular orbits.

“Gas giant planets with orbital periods less than 400 days occur around about 5% of stars… We call these planets warm Jupiters,” Frelikh explains.

Exoplanets are usually found using one of two techniques. In systems where exoplanets travel in front of their star as seen from Earth, light from that star appears to dim as the planet passes between its sun and our home world. A regular pattern of dimming and brightening, unrelated to stellar processes, can reveal the presence of an exoplanet. The radial velocity method looks at the tiny gravitational tug a planet has on it’s parent star as a tell-tale sign of an alien world.

Using either of these methods, it is easier to find massive worlds close to their Sun. Highly-elliptical orbits also assist astronomers in finding gravitational pulls from undiscovered worlds, but this method works best for exoplanets close to their parent stars.

“It becomes difficult to detect planets this way beyond the distance of about Jupiter from the Sun. Planets smaller than Neptune are actually thought to be the most common type of exoplanet, but, especially at larger distances from the star, they become a lot harder to detect. The most massive planets would initially appear to be more common to us, and this is why when working with observational data sets it is crucial to consider the observational biases,” Frelikh tells The Cosmic Companion.

Practically A Planetary Mosh Pit

The team created a computer model based on a system containing 10 worlds. The total mass of each planet, as well as the total mass of the solar system, was altered each time a different simulation was conducted. Each simulation was run for 20 million (simulated!) years.

The planets modeled during this virtual investigation were much like Jupiter or Saturn, holding on to vast quantities of gases. Smaller worlds orbiting close to their stars can lose their atmospheres to space due to pressure coming from the nearby star. However, massive planets like the ones modeled in this study are able to retain their atmospheric cover.

“They will not lose a substantial amount of their atmospheres over their lifetimes because they are massive enough and far enough away from their host stars. For Jupiter-sized planets, atmospheric escape can become significant when they are extremely close to their host stars (closer than the orbit of Mercury from our Sun),” Frelikh describes for our readers.

Simulations showed planets interacting with each other and colliding, often forming larger bodies which continued to orbit near their parent star.

The largest planets produced in the simulations were produced at distances from the star between one and eight times greater than the distance between the Earth and Sun.

The final results of the study showed the systems with the greatest amount of total mass produced the largest worlds near the central star, and those planets had the greatest eccentricities seen in the virtual model.

This finding helps to answer mysteries of exoplanets, and could help researchers better model climates of distant worlds, some of which may be home to life.

D. id you like this article? Subscribe to The Cosmic Companion Newsletter!


Two exoplanet families redefine what planetary systems can look like

Astronomers expect dense planets to lie close to a star and fluffy planets farther away. But TOI-178’s six worlds, shown in this artist’s illustration, are all jumbled up.

Bunu paylaş:

February 5, 2021 at 6:00 am

Two tightly packed families of exoplanets are pushing the boundaries of what a planetary system can look like. New studies of the makeup of worlds orbiting two different stars show a wide range of planetary possibilities, all of them different from our solar system.

“When we study multiplanet systems, there’s simply more information kept in these systems” than any single planet by itself, says geophysicist Caroline Dorn of the University of Zurich. Studying the planets together “tells us about the diversity within a system that we can’t get from looking at individual planets.”

Dorn and colleagues studied an old favorite planetary system called TRAPPIST-1, which hosts seven Earth-sized planets orbiting a small dim star about 40 light-years away. Another team studied a recently identified system called TOI-178, which has at least six planets — three already known and three newly found — circling a bright, hot star roughly 200 light-years away.

Both systems offer planetary scientists an advantage over the more than 3,000 other exoplanet families spotted to date: All seven planets in TRAPPIST-1 and all six in TOI-178 have well-known masses and radii. That means planetary scientists can figure out their densities, a clue to the planets’ composition (SN: 5/11/18).

Sign Up For the Latest from Elm Xəbərləri

Headlines and summaries of the latest Elm Xəbərləri articles, delivered to your inbox

The two systems also offer another advantage: The planets are packed in so close to their stars that most are engaged in a delicate orbital dance called a resonance chain. Every time an outer planet completes an orbit around its star, some of its closer-in sibling planets complete multiple orbits.

Resonance chains are fragile arrangements, and knocking a planet even slightly out of its orbit can destroy them. That means the TRAPPIST-1 and TOI-178 systems must have formed slowly and gently, says astronomer Adrien Leleu of the University of Geneva.

“We don’t think there could have been giant impacts, or strong interactions where one planet ejected another planet,” Leleu says. That gentle evolution gives astronomers a unique opportunity to use TRAPPIST-1 and TOI-178 as testbeds for planetary theory.

In a pair of papers, two teams describe these systems in unprecedented detail. Both buck the trend astronomers expected from theories of how planetary systems form.

In the TOI-178 system, the planets’ densities are all jumbled up, Leleu and colleagues report January 25 in Astronomiya & amp; Astrofizika.

“In the most vanilla scenario, we expect that planets farther from the star…would have larger components of hydrogen and helium gas than the planets closer in,” says astrophysicist Leslie Rogers of the University of Chicago, who was not involved in either study. The closer to the star, the denser a planet should be. That’s because farther-out planets probably formed where it’s cold, and there was more low-density material like frozen water, rather than rock, to begin with. Plus, starlight can strip atmospheres from close-in planets more easily than far-out ones, leaving the inner planets with thinner atmospheres — or no atmospheres at all (SN: 7/1/20).

TOI-178 flouts that trend entirely. The innermost planets seem to be rocky, with densities similar to Earth’s. The third one is “very fluffy,” Leleu says, with a density like Jupiter’s, but in a much smaller planet. The next planet out has a density like Neptune’s, about one-third Earth’s density. Then, there’s one with about 60 percent Earth’s density, still fluffy enough to float if you could put it in a tub of water, and the final planet is Jupiter-like.

“The orbits seem to point out that there was no strong evolution from [the system’s] formation,” Leleu says. “But the compositions are not what we would have expected from a gentle formation in the disk.”

TRAPPIST-1’s planet septet, on the other hand, has an eerie self-similarity. Each world is roughly the same size as Earth, between 0.76 and 1.13 times Earth’s radius, astrophysicist Eric Agol of the University of Washington in Seattle and colleagues reported in 2017 (SN: 2/22/17). Plus, at least three of them appear to be in the star’s habitable zone, the region where temperatures might be right for liquid water.

Now, Agol, Dorn and colleagues have made the most precise measurements of the TRAPPIST-1 masses yet. All seven worlds are almost identical to each other but slightly less dense than Earth, the team reports in the February Planetary Science Journal. That means the planets could be rocky yet have a lower proportion of heavy elements such as iron compared with Earth. Or it could mean they have more oxygen bound to the iron in their rocks, “basically rusting it,” Agol says.

TRAPPIST-1’s seven planets seem to have similar compositions to each other, but different from Earth. They could have an Earthlike makeup but with a smaller iron-rich core (center), or have no core at all (left). They could also have deep oceans (right), but the inner three planets are probably too hot for that much water to last. JPL-Caltech/NASA

TRAPPIST-1’s seven planets seem to have similar compositions to each other, but different from Earth. They could have an Earthlike makeup but with a smaller iron-rich core (center), or have no core at all (left). They could also have deep oceans (right), but the inner three planets are probably too hot for that much water to last. JPL-Caltech/NASA

Oxidized iron wouldn’t form a planetary core, which could be bad news for life, Rogers says. No core might mean no magnetic field to protect the planets from the star’s damaging flares (SN: 3/5/18).

However, it’s not clear how to form coreless planets. “There are propositions for how to form such planets, but we don’t actually have one candidate in the solar system where we see this,” Dorn says. The analogs in the solar system are all asteroid-sized bodies much less massive than Earth.

Astronomers may soon get a better handle on the compositions of TRAPPIST-1’s planets. The James Webb Space Telescope, set to launch in October, will probe the planets’ atmospheres (if they have any) for signs of chemical elements that would reveal in more detail what they’re made of.

The TRAPPIST-1 planets’ similarities to each other are not as surprising as the differences among TOI-178’s planets, Rogers says. But they’re still unexpected. If all the planets have identical compositions, then any formation model needs to explain that, she says.

While these systems challenge astronomers’ views of what sorts of planets are possible, Dorn says, it will take discovering more multiplanet systems to tell how weird they truly are.


Videoya baxın: Röya - Bahar (Sentyabr 2021).