Kuue planeedi süsteem on täiuslikult häälestatud – füüsikamaailm

On leitud haruldane kuuest eksoplaneedist koosnev süsteem, mis kõik on Neptuunist väiksemad, kuid Maast suuremad, ja mille orbiidid kõik resonantsid üksteisega. Süsteemi avastasid astronoomid eesotsas Raphael Luke Chicago ülikoolist, kes viitavad sellele, et planeedid on selles konfiguratsioonis püsinud segamatult alates nende moodustamisest miljard aastat tagasi.

Planeedi aardelauda pakub ka ühe parima võimaluse iseloomustada “mini-Neptuuneid”, mis on Päikesesüsteemis puuduv salapärane planeetide klass.

Planeedid tiirlevad ümber oranži tähe HD 110067, mis asub umbes 100 valgusaasta kaugusel. NASA avastas kaks sisemist planeeti, nimega b ja c Transiitne eksoplaneedi uuringu satelliit (TESS) missioon. Luque ja tema kolleegid märkasid seejärel, et planeetide b ja c orbiidid on resonantsis. Seda seetõttu, et nende 9.114-päevaste ja 13.673-päevaste orbiidiperioodide suhe on 2:3. Andmetes oli ka midagi muud – võltstransiidid, mida ei saanud seostada planeediga b või c.

Arvestades punktide b ja c resonantsorbiite, oli loogiline, et kui HD 110067 süsteemis oleks teisi transiitplaneete, võivad need jagada orbiidi resonantsi. Kasutades lähtepunktidena võltsitud transiidisündmusi ja oletades, et mis tahes kolmandal planeedil nimega d võib orbitaalsuhe planeediga c olla ka 2:3, võimaldas meeskonnal ennustada, millal planeet d järgmisena läbi saab. Nad järgisid seda Euroopa Kosmoseagentuuriga Cheops teleskoobiga ja avastas planeedi, nagu ennustati.

Planeedi d tiirlemisperioodi põhjal, mis on 20.519 päeva, suutis Luque'i meeskond ennustada neljandat planeeti nimega e, mille 30.793-päevane orbiit on planeediga d 2:3 resonantsis ja mis ühtis ühe määramata planeediga. transiidid, mida TESS on näinud.

Laplace'i nurgad

TESSi andmetes oli ikka veel mitu seletamatut transiiti. Et välja selgitada, millistele planeetidele need transiidid kuuluvad, kasutas Luque'i töörühm resonantsorbiitide keerulisi reegleid, mille kehtestas XVIII sajandi matemaatik Pierre-Simon Laplace, kes uuris mõne Jupiteri kuude resonantsorbiite.

Nagu Jupiteri kuud, peavad ka HD 110067 planeedid olema üksteise suhtes alati teatud nurga all, et nende üksteisele avaldatavad häired ei saaks kasvada, ütleb meeskonnaliige. Andrew Collier Cameron St Andrewsi ülikoolist, kes keskendus planeetide masside mõõtmisele radiaalkiiruse tehnikaga.

Nurki, millele Cameron vihjab, nimetatakse Laplace'i nurkadeks ja need pakuvad stabiilseid orbiitide konfiguratsioone. Kõik kõrvalekalded neist tooksid kaasa gravitatsioonihäirete suurenemise aja jooksul. Tulemuseks oleks see, et planeedid paiskuvad resonantsist välja ja tõenäoliselt saadetakse üksteist ristuvatele orbiitidele, kus nad võivad kokku põrkuda.

Hinnates, millised peaksid olema Laplace'i nurgad, suutis Luque'i meeskond ennustada, et planeetide f ja g tiirlemisperioodid on vastavalt 41.0575 ja 54.7433 päeva. Need sobisid Kepleri andmetes kahe ülejäänud seletamatu transiidiga. Planeetide e ja f paarid ning f ja g orbitaalresonants on 3:4.

On võimalus, et tähe elamiskõlblikus tsoonis tiirleb HD 110067 laiematel orbiitidel veelgi rohkem planeete. Kui aga planeete on rohkem, pole ei TESS ega CHEOPS transiiti registreerinud. See tähendab, et katse leida seitsmes või kaheksas planeet oleks "pime otsing", ütleb Luque. "Aga kui meil läheb õnneks ja leiame lisaplaneedi, oleks see kindlasti väga huvitav oma potentsiaalsete elamisvõimaluste tõttu."

Siiski pole väljavaadet lähiajal rohkem planeete otsida. Kui näiteks 75-päevasel orbiidil oleks planeet, peaks CHEOPS ühe transiidi jälgimiseks vähemalt selle aja HD 110067 jälgima. Aja vaatlemine on aga väga väärtuslik, nagu Luque selgitab; "Eelistame investeerida vaatlusressursse süsteemi teadaolevate planeetide parameetrite täpsustamisse."

Planeetide iseloomustamine

Edasine töö süsteemi kallal hõlmab hoopis teadaolevate planeetide parameetrite täpsustamist – mis sõltub nende masside mõõtmisest. Iga planeedi raadius määratakse selle järgi, kui palju tähevalgust nad tähe ees läbides blokeerivad – nende suurus on 1.9–2.85 Maa raadiust. Massid määratakse radiaalkiiruse mõõtmise abil, mille käigus vaadeldakse, kuidas planeedid panevad tähe kõikuma. Kui on teada nii nende raadius kui ka mass, saab arvutada planeetide tiheduse. Seda, kas planeetidel on paks atmosfäär, saab kindlaks teha James Webbi kosmoseteleskoobi abil.

Seni on saadud massid ainult kolme planeedi kohta, täpsemalt planeetide b (5.69 Maa massi), d (8.52 Maa massi) ja f (5.04 Maa massi). Seda tehti kasutades HARPS-Põhja instrument peal Galileo riiklik teleskoop Kanaari saartel ja CARMENES spektrograaf 3.5 meetri peal Calar Alto observatoorium Hispaanias.

"Ülejäänud kolm planeeti lendavad endiselt veidi meie tuvastamisvõimaluste all," ütleb Cameron. Eelkõige võib tähtede aktiivsus varjata planeetide radiaalkiiruse signaale. "Järgmine asi, mida teha, on suruda radiaalkiirustega sügavamale, et saaksime määrata planeetide massi."

Orioni udukogust leiti ekslemas võltsplaneetide paare

Transiidi ajastuse mõõtmised on veel üks viis planeedi masside mõõtmiseks. Kui planeedid tiirlevad ümber oma tähe, võib nende gravitatsioon üksteist tagasi tõmmata või kiirendada, mille tulemuseks on väikesed lahknevused planeetide läbimises. Ebakõla suuruse määrab gravitatsiooniline tõmbejõud ja seega ka nende mass.

Olenemata sellest, millised need planeedid on, on nende olemasolu ainuüksi resonantsorbiitidel märkimisväärne. Teooria viitab sellele, et planeedid tekkisid nendes resonantsides. Tavaliselt hävitavad need resonantsid mööduvate tähtede või rüüstatavate hiiglaslike planeetide gravitatsioonilised häired, kuid HD 110067 puhul ei tundu seda juhtunud.

"Arvestades dünaamiliselt stabiilset keskkonda, võib selline idealistlik planeedisüsteem tekkida ja veelgi tähelepanuväärsem on see, et see võib tegelikult püsida väga pikka aega, " ütleb Cameron.

Sellisena võib HD 110067 anda akna läbi aja, säilitades konfiguratsiooni, mis planeetidel oli vahetult pärast nende teket.

Tulemusi on kirjeldatud artiklis loodus.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/