Orioni udukogust – füüsikamaailmast leiti ekslemas võltsplaneetide paarid

Orioni udukogust – füüsikamaailmast leiti ekslemas võltsplaneetide paarid

Ajatempel: 12. oktoober 2023 9:22

Kunstniku mulje võltsist planeedist, mis paistab heledal tähtede taustal tumeda vöödilise objektina
Petturid: Jupiteri massiga planeete on varem leitud vabalt hõljumas ilma ematäheta, kuid mitte nii suurel hulgal ja mitte kunagi kahendpaaridena kuni praeguse uuringuni. (Viisakalt: NASA/JPL-Caltech)

Tänu James Webbi kosmoseteleskoobi (JWST) uutele vaatlustele on avastatud enam kui 500 vabalt ujuvat planeedi massiga objekti, mis rändavad läbi Orioni udukogu. Kõige veidram on see, et umbes 40 neist udukogu trapetsiklastris leiduvatest uudsetest objektidest eksisteerivad laiade binaarpaaridena, mis segab ootusi selle kohta, kuidas need niinimetatud "kelmide planeedid" tekivad.

Vabalt hõljuvaid planeedimassiga objekte, mis ei tiirle tähe ümber, on tähtede tekkepiirkondades varem avastatud, kuid mitte kunagi nii palju, kui JWST-d on näinud. Lähis-infrapuna kaamera (NIRCam). Need objektid on nähtavad, kuna nad on veel noored ja hõõguvad oma moodustumise kuumusest. Aja jooksul need jahtuvad ja tuhmuvad.

Selliste vabalt hõljuvate planeetide tekke kohta on kaks hüpoteesi. Üks on see, et nad tekivad nagu tähed, varisevad kokku ja kondenseeruvad otse tähtede moodustavast molekulaarpilvest. Teine on see, et need moodustuvad tuumade akretsiooni kaudu noorte tähtede ümber orbiidil, et hiljem gravitatsioonilised loodete ja loodete jõud ning resonants need välja tõrjuda.

JuMBO mõistatus

Enamiku Orioni udukogust leitud 540 planeedi massiga objekti puhul on "peaaegu kindlasti tegemist mõlema [protsessi] kombinatsiooniga," ütleb. Samuel Pearson, Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) teadur ja veel eelretsenseerimata raamatu juhtiv autor eeltrükk uute tähelepanekute kohta.

Umbes 40 laia kahendkoodi – 9% koguarvust – aga sellele pildile ei sobi. Pearson nimetab neid JuMBOdeks Jupiteri massilise binaarobjektide jaoks ja need on mõistatus.

Pearson selgitab, et peamine probleem on JuMBOde mass. Mudelid ennustavad, et minimaalne mass, mis võib tekkida otse molekulaarpilvest, on kolm korda suurem kui Jupiteril. See miinimumpiir tuleneb sellest, et väiksemad objektid hoiavad paremini soojust, mis takistab nende edasist kokkutõmbumist. Seetõttu võiks eeldada, et väiksemad planeedimassiga kehad (sealhulgas JWST-i vaatluste väikseim objekt, mis on umbes 0.6 Jupiteri massi) on selle asemel tekkinud tuuma akretsiooni teel – st alt üles, nagu Maa – ja on välja paisatud. nende päritolusüsteemist.

"Aga nüüd on probleem selles, et me leiame nad paarikaupa," räägib Pearson Füüsika maailm. "Kuidas paganama see juhtub?"

Planeedi tekkimise stsenaariumid

Seni on laual kaks võimalust. Üks on see, et esialgne massifunktsioon, mis kirjeldab masside jaotust, millega tähed sünnivad, ulatub palju väiksematele massidele, kui keegi aru sai. Teine on see, et need JuMBOd visatakse kuidagi planeedisüsteemidest välja.

Ehkki puuduvad kindlad mudelid, kuidas binaarpaari saaks väljutada, tuleneb üks võimalik seletus Rosalba Perna Stony Brooki ülikoolist koos Yihan Wang ja Zhaohuan Zhu Nevada ülikoolist Las Vegases, mõlemad USA-s. sisse eraldi eeltrükk, pakuvad nad välja mudeli, mille kohaselt saab kaks oma tähest suurel kaugusel tiirlevat hiidplaneeti mõlemad välja paisata, kui nad liiguvad joondumisele samal ajal, kui süsteem kogeb lähedalasuva tähega tihedat kohtumist.

Perna ja Wang juhivad tähelepanu sellele, et planeetide moodustumise mudelites võivad hiiglaslikud planeedid ühineda otse planeeti moodustavast kettast enam kui 50 astronoomilise ühiku kaugusel (st 50-kordsel Maa-Päikese kaugusel) oma tähest.

"Meie stsenaariumi kohaselt eelistavad JuMBOd moodustuda planeedisüsteemidest, millel on kaks hiiglaslikku planeeti, mille poolsuurteljed on üksteise lähedal," räägivad Wang ja Perna. Füüsika maailm. "Näiteks kui planeedisüsteem on lai, on kõige tõenäolisem konfiguratsioon hiiglaslikul planeedil ~100 AU ja teise hiiglasliku planeedi kõrgusel 70 AU."

Uude domeeni surumine

Aastal paber avaldati 2022. Aleks Scholz Ühendkuningriigi St Andrewsi ülikooli teadlane ja tema kolleegid ennustasid, et JWST suudab noortes täheparvedes tuvastada märkimisväärsel hulgal väikese massiga võltsplaneete. Scholz ütleb, et Orioni udukogu uued leiud õigustavad seda järeldust.

"Need äsja avastatud planeedi massiga objektid on tõeliselt põnevad – neid on üllatavalt palju ja kahendkoodide suur arv on täiesti ootamatu," räägib ta. Füüsika maailm. "Nii juhtub, kui sisenete uude domeeni: leiate ootamatuid asju."

Praegu on kohustus hankida rohkem andmeid. Pearson ja tema kaasautor Mark McCaughrean, kes on ESA teaduse ja uurimise vanemnõunik, soovib tulevases uuringus heita teise pilgu JuMBO-dele, kasutades seekord JWST-i Lähis-infrapuna spektromeeter (NIRSpec). Need tähelepanekud peaksid kinnitama, et need on tõepoolest planeedi massist, esitades üksikasjad nende temperatuuri, pinna gravitatsiooni ja atmosfääri koostise kohta. Peale selle kavatsevad Pearson ja McCaughrean otsida planeedi massiga objekte noorest täheparvest NGC 2244, mis on sündinud Rosette'i udukogust ja asub 5 valgusaasta kaugusel Monocerose tähtkujus. Pearson ütleb, et NGC 000 tähed on vähem tihedalt kokku pandud kui Trapeziumi tähed, mis tähendab, et võimalused tähtede kohtumisteks planeetide orbiitidelt välja kiskumiseks on väiksemad.

"Tõesti hõredates piirkondades on selle juhtumise tõenäosus palju väiksem, nii et kui me äkki JuMBOde nägemise lõpetaksime, oleks see nende moodustumise jaoks suitsupüstol," selgitab ta.

Kuigi nendest petturitest planeetimassiga objektidest on vähe teada, võib Pearson sõnul olla neid meie enda Linnutee galaktikas rohkem kui tähti. See tekitab küsimusi, kuidas neid defineerida: kas need on planeedid, pruunid kääbused või midagi muud? Arvestades juba häguseid jooni nende kategooriate vahel, ei pruugi see olla oluline ja Pearson hoiab sellistest aruteludest eemale.

"See, kuidas me neid proovime ja määratleme, on suurepärane viis tüli tekitamiseks," ütleb ta naerdes.

Ajatempel:

Veel alates Füüsika maailm