A hat bolygórendszer tökéletesen be van hangolva – a fizika világa

Egy ritka, hat exobolygóból álló rendszert találtak, amelyek mindegyike kisebb a Neptunusznál, de nagyobb a Földnél, és amelyek keringési pályái egymással rezonánsak. A rendszert csillagászok fedezték fel Raphael Luke a Chicagói Egyetem munkatársa, akik azt sugallják, hogy a bolygók egymilliárd évvel ezelőtti kialakulásuk óta zavartalanok maradtak ebben a konfigurációban.

A planetáris kincsesbánya az egyik legjobb lehetőséget kínálja a „mini-Neptunusz” jellemzésére is, amely a Naprendszerből hiányzó, titokzatos bolygóosztály.

A bolygók a HD 110067 nevű narancssárga csillag körül keringenek, amely körülbelül 100 fényévnyire fekszik tőle. A legbelső két bolygót, a b-t és a c-t a NASA fedezte fel Tranzit Exoplanet Survey Satellite (TESS) küldetés. Luque és munkatársai ekkor vették észre, hogy a b és c bolygók keringése rezonanciában van. Ennek az az oka, hogy 9.114 napos és 13.673 napos keringési periódusuk aránya 2:3. Volt még valami az adatokban – szélhámos tranzitok, amelyeket nem lehetett a b vagy c bolygónak tulajdonítani.

Tekintettel a b és c rezonáns pályájára, ésszerű volt, hogy ha a HD 110067 rendszerben lennének más tranzit bolygók is, akkor ezek megoszthatják a keringési rezonanciákat. A szélhámos tranzit események kiindulópontként való felhasználása, és annak feltételezése, hogy bármely harmadik d bolygónak is lehet 2:3 keringési aránya a c bolygóval, lehetővé tette a csapat számára, hogy megjósolja, hogy a d bolygó mikor haladhat át legközelebb. Ezt követték az Európai Űrügynökséggel CHEOPS teleszkóppal, és az előrejelzéseknek megfelelően felfedezte a bolygót.

A d bolygó keringési periódusából, amely 20.519 30.793 nap, Luque csapata meg tudta jósolni a negyedik e nevű bolygót, amelynek 2 3 napos keringése XNUMX:XNUMX arányú rezonanciában van a d bolygóval, és amely megfelelt az egyik hozzá nem rendelt bolygónak. a TESS által látott tranzitokat.

Laplace-szögek

A TESS-adatokban továbbra is számos megmagyarázhatatlan tranzit volt. Annak kiderítésére, hogy ezek a tranzitok mely bolygókhoz tartoznak, Luque csapata a rezonáns pályák bonyolult szabályait használta fel, amelyeket a XNUMX. századi matematikus, Pierre-Simon Laplace írt le, aki a Jupiter egyes holdjainak rezonáns pályáját tanulmányozta.

A Jupiter holdjaihoz hasonlóan a HD 110067 bolygóinak is „mindig bizonyos szögben kell lenniük egymáshoz képest, hogy az egymásra gyakorolt ​​zavarok ne növekedhessenek” – mondja a csapat tagja. Andrew Collier Cameron a St Andrews Egyetem munkatársa, akik a bolygók tömegének radiális sebességű technikával történő mérésére összpontosítottak.

Azokat a szögeket, amelyekre Cameron utal, Laplace-szögeknek nevezik, és stabil pályakonfigurációt biztosítanak. Az ezektől való bármilyen eltérés a gravitációs zavarok idővel növekedését eredményezi. Az eredmény az lenne, hogy a bolygók kiesnek a rezonanciából, és nagy valószínűséggel egymást keresztező pályákra küldik, ahol összeütközhetnek.

A Laplace-szögek becslésével Luque csapata meg tudta jósolni, hogy az f és g bolygók keringési periódusa 41.0575, illetve 54.7433 nap lesz. Ezek megegyeztek a Kepler-adatok két fennmaradó megmagyarázhatatlan tranzitjával. Az e és f, valamint az f és g bolygópárok keringési rezonanciája 3:4.

Fennáll annak lehetősége, hogy a csillag lakható zónáján belül még több bolygó kering a HD 110067 körül szélesebb pályán. Ha azonban több bolygó van, sem a TESS, sem a CHEOPS nem rögzített áthaladást. Ez azt jelenti, hogy egy hetedik vagy nyolcadik bolygó megtalálására tett kísérlet „vakkeresés” lenne – mondja Luque. "De ha szerencsénk lenne és találnánk egy plusz bolygót, akkor minden bizonnyal nagyon érdekes lenne a lakhatósági kilátásai miatt."

Arra azonban nincs kilátás, hogy hamarosan újabb bolygók után kutassanak. Ha például egy bolygó 75 napos pályán kering, a CHEOPS-nak legalább ennyi ideig megfigyelnie kell a HD 110067-et, hogy megfigyeljen egy áthaladást. Az idő megfigyelése azonban nagyon értékes, ahogy Luque elmagyarázza; „Szívesebben fektetjük a megfigyelési erőforrásokat a rendszerben lévő ismert bolygók paramétereinek finomításába”.

A bolygók jellemzése

A rendszerrel kapcsolatos további munka ehelyett az ismert bolygók paramétereinek finomítását jelenti – ami a tömegük mérésétől függ. Az egyes bolygók sugarát az határozza meg, hogy mennyi csillagfényt blokkolnak, amikor áthaladnak a csillag előtt – méretük 1.9 és 2.85 Föld sugara között mozog. A tömegeket radiális sebességmérésekkel határozzák meg, amelyek azt vizsgálják, hogy a bolygók hogyan inogtatják a csillagot. Amint a sugaruk és tömegük is ismert, kiszámítható a bolygók sűrűsége. Azt, hogy a bolygók légköre vastag-e, a James Webb űrteleszkóp segítségével állapítható meg.

Eddig a bolygók közül csak háromra sikerült tömeget kapni, konkrétan a b (5.69 Földtömeg), d (8.52 Földtömeg) és f (5.04 Földtömeg) bolygóra. Ezt a HÁRPA-Észak hangszer a Galileo Nemzeti Teleszkóp a Kanári-szigeteken és a CARMENES spektrográf a 3.5 méteren Calar Alto Obszervatórium Spanyolországban.

„A fennmaradó három bolygó még mindig kissé a mi észlelési képességeink alatt repül” – mondja Cameron. Különösen a csillagok tevékenysége képes elfedni a bolygók radiális sebességi jeleit. "Tehát a következő teendő az, hogy mélyebbre nyomjuk a sugárirányú sebességeket, hogy meg tudjuk határozni a bolygók tömegét."

Az Orion-ködben kóbor bolygópárokat találtak

A tranzitidő-mérések egy másik módszert kínálnak a bolygótömegek mérésére. Ahogy a bolygók a csillaguk körül keringenek, gravitációjuk visszahúzhatja vagy felgyorsíthatja egymást, ami enyhe eltéréseket eredményezhet a bolygók áthaladásának idején. Az eltérés nagyságát a gravitációs vonzás, és ebből adódóan tömegük határozza meg.

Függetlenül attól, hogy milyenek ezek a bolygók, önmagában a rezonáns pályákon való létezésük figyelemre méltó. Az elmélet azt sugallja, hogy a bolygók ezekben a rezonanciákban keletkeztek. Általában ezeket a rezonanciákat az elhaladó csillagok vagy a portyázó óriásbolygók gravitációs perturbációi pusztítják el, de a HD 110067 körül úgy tűnik, ez nem történt meg.

„A dinamikusan stabil környezetben ez az idealista típusú bolygórendszer kialakulhat, és ami még figyelemreméltóbb, valójában nagyon hosszú ideig fennmaradhat” – mondja Cameron.

Mint ilyen, a HD 110067 ablakot biztosíthat az időben, megtartva azt a konfigurációt, amellyel a bolygók közvetlenül kialakulásuk után rendelkeztek.

Az eredményeket a Természet.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/