Csalóka bolygópárokat találtak az Orion-ködben – a fizika világában

Csalóka bolygópárokat találtak az Orion-ködben – a fizika világában

Időbélyeg: 12. október 2023. 9:22

A művész benyomása egy szélhámos bolygóról, amely sötét, sávos objektumként jelenik meg a csillagok világos hátterében
Csalóka: Korábban Jupiter tömegű bolygókat találtak szabadon lebegni szülőcsillag nélkül, de nem ilyen nagy számban és soha nem kettős párként a jelenlegi tanulmányig. (Jóvolt: NASA/JPL-Caltech)

Több mint 500 szabadon lebegő bolygótömegű objektumot fedeztek fel az Orion-ködben a James Webb Űrteleszkóp (JWST) új megfigyeléseinek köszönhetően. A legfurcsább, hogy a köd trapézhalmazában található újonnan talált objektumok közül körülbelül 40 széles bináris párokban létezik, ami megzavarja az úgynevezett „gazbolygók” kialakulásával kapcsolatos várakozásokat.

Szabadon lebegő bolygótömegű objektumokat, amelyek nem keringenek csillag körül, már korábban is felfedeztek csillagkeletkezési régiókban, de még soha nem olyan számban, amelyet a JWST-k láttak. Közeli infravörös kamera (NIRCam). Ezek a tárgyak azért láthatók, mert még fiatalok, és izzanak a keletkezésük hőjétől. Idővel lehűlnek és elhalványulnak a szem elől.

Két hipotézis létezik arra vonatkozóan, hogyan keletkeznek ilyen szabadon lebegő bolygók. Az egyik az, hogy csillagként keletkeznek, közvetlenül egy csillagképző molekulafelhőből omlanak össze és kondenzálódnak. A másik az, hogy a mag felhalmozódása révén alakulnak ki fiatal csillagok körüli pályán, hogy később a gravitációs árapály-erők és rezonanciák kilökjék őket.

A JuMBO rejtély

Az Orion-ködben található 540 bolygótömegű objektum többsége esetében „szinte bizonyosan a két [folyamat] kombinációja lesz” – mondja. Samuel Pearson, az Európai Űrügynökség (ESA) kutatója és egy még nem lektorált dokumentum vezető szerzője előnyomtatás az új megfigyelésekről.

A mintegy 40 széles bináris – az összes 9%-a – azonban nem illik ehhez a képhez. Pearson JuMBO-knak nevezi őket, a Jupiter Mass Binary Objects néven, és ezek rejtélyek.

A fő probléma, magyarázza Pearson, a JuMBO-k tömege. A modellek azt jósolják, hogy a molekulafelhőből közvetlenül kialakuló minimális tömeg háromszorosa a Jupiternek. Ez a minimális korlát azért adódik, mert a kisebb tárgyak jobban tartják a hőt, ami megakadályozza, hogy tovább zsugorodjanak. Ezért arra lehet számítani, hogy kisebb bolygótömegű testek (beleértve a JWST-megfigyelések legkisebb objektumát is, amely körülbelül 0.6 Jupiter-tömeg) ehelyett magakkréció révén alakultak ki – vagyis alulról felfelé, mint a Föld –, és kilökődnek. származási rendszerükből.

„De akkor most az a probléma, hogy párban találjuk őket” – mondja Pearson Fizika Világa. – Hogy a fenébe történik ez?

Bolygóképződési forgatókönyvek

Egyelőre két lehetőség van terítéken. Az egyik az, hogy a kezdeti tömegfüggvény, amely leírja a tömegek eloszlását, amellyel a csillagok születnek, sokkal kisebb tömegekre terjed ki, mint azt bárki gondolta. A másik az, hogy ezeket a JuMBO-kat valahogy kidobják a bolygórendszerekből.

Noha nincsenek szilárd modellek arra vonatkozóan, hogyan lehetne egy bináris párt kidobni, egy lehetséges magyarázat származik Rosalba Perna a Stony Brook Egyetemen, együtt Yihan Wang és a Zhaohuan Zhu a Las Vegas-i Nevadai Egyetemen, mindkettő az Egyesült Államokban. Ban ben külön előnyomat, egy olyan modellt javasolnak, amelyben a csillaguktól nagy távolságra keringő két óriásbolygó mindkettőt kilökheti, ha történetesen egy vonalba kerül, miközben a rendszer közeli csillaggal találkozik.

Perna és Wang rámutat arra, hogy a bolygókeletkezési modellekben az óriásbolygók közvetlenül a bolygóalkotó korongból 50 csillagászati ​​egységnyi távolságra (vagyis a Föld-Nap távolság 50-szeresére) képesek összeállni csillaguktól.

„A mi forgatókönyvünk szerint a JuMBO-k inkább olyan bolygórendszerekből jönnek létre, amelyekben két óriási bolygó van, amelyek félig nagy tengelyei közel vannak egymáshoz” – mondja Wang és Perna. Fizika Világa. "Például, ha a bolygórendszer széles, akkor a legvalószínűbb konfiguráció egy óriásbolygó ~100 AU-nál és egy másik óriásbolygó 70 AU-nál."

Nyomtatás egy új tartományba

egy papír 2022-ben jelent meg, Aleksz Scholz a St Andrews-i Egyetem (Egyesült Királyság) munkatársa és munkatársai azt jósolták, hogy a JWST képes lesz jelentős számú kis tömegű gazbolygó kimutatására fiatal csillaghalmazokban. Scholz szerint az Orion-köd új felfedezései igazolják ezt a következtetést.

„Ezek az újonnan felfedezett bolygótömegű objektumok igazán izgalmasak – meglepően sok van, és a binárisok nagy száma teljesen váratlan” – mondja. Fizika Világa. "Ez történik, ha új tartományba lépsz: váratlan dolgokat találsz."

Egyelőre az a feladat, hogy több adatot szerezzünk be. Pearson és társszerzője Mark McCaughrean, aki az ESA tudományos és kutatási vezető tanácsadója, egy jövőbeli tanulmányban szeretne egy másik pillantást vetni a JuMBO-kra, ezúttal a JWST segítségével. Közeli infravörös spektrométer (NIRSpec). Ezeknek a megfigyeléseknek meg kell erősíteniük, hogy valóban bolygótömegűek, mivel részleteket adnak hőmérsékletükről, felszíni gravitációjukról és légköri összetételükről. Ezen túlmenően Pearson és McCaughrean azt tervezi, hogy bolygótömegű objektumokat keresnek egy fiatal csillaghalmazban, az NGC 2244-ben, amely a Rozetta-ködből származik, és 5 fényévnyire található az Egykényes csillagképben. Pearson szerint az NGC 000 csillagai kevésbé sűrűn vannak felszerelve, mint a Trapézben lévő csillagok, ami azt jelenti, hogy a csillagokkal való találkozás lehetőségei szűkebbek, amikor bolygókat leszakítanak pályájukról.

"Ez sokkal ritkábban fordul elő az igazán ritka régiókban, így ha hirtelen nem látunk JuMBO-kat, az füstölgő pisztoly lenne ezek kialakulásában" - magyarázza.

Bár keveset tudunk ezekről a szélhámos bolygótömegű objektumokról, Pearson szerint több lehet belőlük a Tejútrendszerünkben, mint amennyi csillag. Ez kérdéseket vet fel a meghatározásával kapcsolatban: bolygók, szubbarna törpék vagy valami más? Tekintettel az e kategóriák közötti már amúgy is elmosódott vonalra, ez talán nem számít, és Pearson kerüli az ilyen megbeszéléseket.

„Az, ahogyan megpróbáljuk meghatározni őket, nagyszerű módja annak, hogy vitát keltsünk” – mondja nevetve.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa