Kuuden planeetan järjestelmä on täydellisesti viritetty – Physics World

Harvinainen kuuden eksoplaneetan järjestelmä, jotka kaikki ovat pienempiä kuin Neptunus mutta suurempia kuin Maa, on löydetty, ja niiden kiertoradat kaikki resonoivat keskenään. Järjestelmän löysivät johtamat tähtitieteilijät Raphael Luke Chicagon yliopistosta, jotka ehdottavat, että planeetat ovat pysyneet häiriintymättöminä tässä kokoonpanossa niiden muodostumisesta miljardi vuotta sitten.

Planetaarinen aarreaita tarjoaa myös yhden parhaista mahdollisuuksista luonnehtia "mini-Neptunuksia", jotka ovat mystinen planeettaluokka, joka puuttuu aurinkokunnasta.

Planeetat kiertävät oranssia tähteä nimeltä HD 110067, joka sijaitsee noin 100 valovuoden päässä. NASA:t löysivät kaksi sisintä planeettaa, nimeltään b ja c Exoplanet Survey-satelliitin kauttakulku (TESS) -tehtävä. Luque ja kollegat huomasivat sitten, että planeettojen b ja c kiertoradat olivat resonanssissa. Tämä johtuu siitä, että niiden 9.114 päivän ja 13.673 päivän kiertojaksojen suhde on 2:3. Tiedoissa oli myös jotain muuta – rikollisia kauttakulkuja, joita ei voitu katsoa planeetan b tai c ansioksi.

Ottaen huomioon b:n ja c:n resonanssiradat, oli järkevää, että jos HD 110067 -järjestelmässä olisi muita kauttakulkuplaneettoja, niillä saattaa olla yhteisiä kiertoradan resonansseja. Väärien kauttakulkutapahtumien käyttäminen lähtöpisteinä ja arvaamalla, että millä tahansa kolmannella planeetalla, nimeltään d, saattaa myös olla kiertoradan suhde planeetan c kanssa 2:3, antoi tiimille mahdollisuuden ennustaa, milloin planeetta d voisi kulkea seuraavaksi. He seurasivat tätä Euroopan avaruusjärjestön kanssa VALINNAT teleskooppi ja löysi planeetan ennustetulla tavalla.

Planeetan d kiertoradalta, joka on 20.519 30.793 päivää, Luquen tiimi pystyi sitten ennustamaan neljännen planeetan nimeltä e, jonka 2 3 päivän kiertorata on XNUMX:XNUMX resonanssissa planeetan d kanssa ja joka vastasi yhtä määrittämättömistä planeetoista. TESSin näkemät transit.

Laplace-kulmat

TESS-tiedoissa oli edelleen useita selittämättömiä kauttakulkuja. Selvittääkseen, mille planeetoille nämä transit kuuluvat, Luquen tiimi käytti hyväkseen XNUMX-luvun matemaatikko Pierre-Simon Laplacen määrittämiä monimutkaisia ​​resonanssiratojen sääntöjä, jotka tutkivat joidenkin Jupiterin kuiiden resonanssiratoja.

Kuten Jupiterin kuut, HD 110067:n planeettojen "täytyy aina olla tietyissä kulmissa toisistaan, jotta ne eivät voi kasvaa keskenään", sanoo tiimin jäsen. Andrew Collier Cameron St Andrewsin yliopistosta, joka keskittyi planeettojen massojen mittaamiseen radiaalinopeustekniikalla.

Kulmia, joihin Cameron viittaa, kutsutaan Laplace-kulmiksi, ja ne tarjoavat vakaat kiertoradat. Kaikki poikkeamat niistä johtaisivat gravitaatiohäiriöiden lisääntymiseen ajan myötä. Seurauksena olisi, että planeetat sinkoutuisivat pois resonanssista ja todennäköisesti lähetettäisiin toisiaan risteäville kiertoradoille, joissa ne saattavat törmätä.

Arvioimalla, mitkä Laplacen kulmien tulisi olla, Luquen tiimi pystyi ennustamaan, että planeettojen f ja g kiertoaika olisi vastaavasti 41.0575 ja 54.7433 päivää. Nämä vastasivat kahta jäljellä olevaa selittämätöntä kauttakulkua Kepler-tiedoissa. Planeettaparilla e ja f sekä f ja g on kummallakin kiertoradan resonanssi 3:4.

On mahdollista, että HD 110067:tä kiertää vielä enemmän planeettoja laajemmilla kiertoradoilla tähden asumiskelpoisella alueella. Kuitenkin, jos planeettoja on enemmän, TESS tai CHEOPS eivät ole rekisteröineet kauttakulkua. Tämä tarkoittaa, että yritys löytää seitsemäs tai kahdeksas planeetta olisi "sokea etsintä", Luque sanoo. "Mutta jos meillä kävisi onni ja löytäisimme ylimääräisen planeetan, se olisi varmasti erittäin mielenkiintoinen sen mahdollisten asumismahdollisuuksien vuoksi."

Ei kuitenkaan ole mahdollisuuksia etsiä lisää planeettoja lähiaikoina. Jos planeetta olisi esimerkiksi 75 päivän kiertoradalla, CHEOPSin täytyisi tarkkailla HD 110067:ää vähintään sen ajan yhden läpikulun havaitsemiseksi. Ajan tarkkailu on kuitenkin erittäin arvokasta, kuten Luque selittää; "Investoimme mieluummin havainnointiresursseja järjestelmän tunnettujen planeettojen parametrien tarkentamiseen."

Planeettojen luonnehdinta

Järjestelmän jatkotyöhön kuuluu sen sijaan tunnettujen planeettojen parametrien tarkentaminen – mikä riippuu niiden massojen mittaamisesta. Kunkin planeetan säde määräytyy sen perusteella, kuinka paljon tähtivaloa ne estävät kulkiessaan tähden edessä – niiden koko vaihtelee 1.9 - 2.85 Maan säteen välillä. Massat määritetään säteittäisnopeusmittauksilla, joissa tarkastellaan, kuinka planeetat saavat tähden heilumaan. Kun sekä niiden säde että massa tunnetaan, voidaan laskea planeettojen tiheydet. James Webbin avaruusteleskooppi voi määrittää, onko planeetoilla paksu ilmakehä.

Toistaiseksi massat on saatu vain kolmelle planeetalle, erityisesti planeetoille b (5.69 Maan massaa), d (8.52 Maan massaa) ja f (5.04 Maan massaa). Tämä tehtiin käyttämällä HARPS-Pohjoinen instrumentti päällä Galileon kansallinen teleskooppi Kanariansaarilla ja CARMENES-spektrografi 3.5 metrillä Calar Alton observatorio Espanjassa.

"Muut kolme planeettaa lentävät edelleen hieman havaitsemiskykyjemme alla", Cameron sanoo. Erityisesti tähtien aktiivisuus voi peittää planeettojen radiaaliset nopeussignaalit. "Joten seuraava asia on työntää syvemmälle radiaalisilla nopeuksilla, jotta voimme määrittää planeettojen massat."

Orion-sumusta löydetty vaeltava paria roistoplaneettoja

Transit-ajoitusmittaukset tarjoavat toisen tavan mitata planeettojen massoja. Kun planeetat kiertävät tähtiään, niiden painovoima voi vetää toisiaan taaksepäin tai kiihdyttää toisiaan, mikä johtaa pieniin eroihin planeettojen havaittaessa kulkevan. Poikkeaman koon määrää painovoima ja siten niiden massa.

Huolimatta siitä, millaisia ​​nämä planeetat ovat, niiden olemassaolo yksinään resonoivilla kiertoradoilla on merkittävää. Teoria ehdottaa, että planeetat muodostuivat näissä resonansseissa. Tavallisesti nämä resonanssit tuhoutuvat sitten ohitsevien tähtien tai ryöstelevien jättiläisplaneettojen aiheuttamien gravitaatiohäiriöiden takia, mutta HD 110067:n ympäristössä näin ei näytä tapahtuneen.

"Dynaamisesti vakaassa ympäristössä tällainen idealistinen planeettajärjestelmä voisi muodostua, ja mikä vielä merkittävämpää, se voi itse asiassa säilyä hyvin pitkään", Cameron sanoo.

Sellaisenaan HD 110067 voi tarjota ikkunan läpi ajan, säilyttäen planeettojen konfiguraation välittömästi muodostumisen jälkeen.

Havainnot on kuvattu kohdassa luonto.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/