Perechi de planete necinstite găsite rătăcind în Nebuloasa Orion – Lumea Fizicii

Perechi de planete necinstite găsite rătăcind în Nebuloasa Orion – Lumea Fizicii

Marca temporală: 12 octombrie 2023 9:22

Impresia artistică a unei planete necinstite, care apare ca un obiect întunecat, cu benzi pe un fundal strălucitor de stele
Devin necinstiți: planetele cu masa Jupiter au fost găsite anterior plutind liber fără o stea părinte, dar nu în număr atât de mare și niciodată ca perechi binare până la studiul actual. (Cu amabilitatea: NASA/JPL-Caltech)

Peste 500 de obiecte de masă planetară care plutesc liber au fost descoperite rătăcind prin Nebuloasa Orion datorită noilor observații ale telescopului spațial James Webb (JWST). Cel mai bizar este că aproximativ 40 dintre aceste obiecte noi găsite în Clusterul Trapez al nebuloasei există în perechi binare largi, ceea ce încurcă așteptările cu privire la modul în care se formează aceste așa-numite „planete necinstite”.

Obiecte de masă planetară care plutesc liber care nu orbitează în jurul unei stele au fost descoperite înainte în regiunile de formare a stelelor, dar niciodată în numerele văzute de JWST. Cameră cu infraroșu apropiat (NIRCam). Aceste obiecte sunt vizibile deoarece sunt încă tinere și strălucesc de căldura formării lor. În timp, se vor răci și se vor estompa din vedere.

Există două ipoteze pentru modul în care se formează astfel de planete care plutesc liber. Una este că își au originea ca stelele, prăbușindu-se și condenzând direct dintr-un nor molecular care formează stele. Celălalt este că ele se formează prin acumularea nucleului pe orbită în jurul stelelor tinere, pentru a fi expulzate mai târziu de forțele și rezonanțe ale mareelor ​​gravitaționale.

Un mister JuMBO

Pentru majoritatea celor 540 de obiecte de masă planetară găsite în Nebuloasa Orion, „va fi aproape sigur o combinație a ambelor [procese]”, spune. Samuel Pearson, cercetător la Agenția Spațială Europeană (ESA) și autor principal al unui document care nu a fost încă revizuit de colegi. pre-tipărire asupra noilor observaţii.

Cu toate acestea, cele aproximativ 40 de binare largi – 9% din total – nu se potrivesc cu această imagine. Pearson le numește JuMBO, pentru Jupiter Mass Binary Objects, și sunt un mister.

Principala problemă, explică Pearson, este masa JuMBO-urilor. Modelele prevăd că masa minimă care se poate forma direct dintr-un nor molecular este de trei ori mai mare decât cea a lui Jupiter. Această limită minimă apare deoarece obiectele mai mici rețin mai bine căldura, ceea ce le împiedică să se contracte în continuare. Prin urmare, ne-am putea aștepta ca corpuri cu masă planetară mai mici (inclusiv cel mai mic obiect din observațiile JWST, care este de aproximativ 0.6 mase Jupiter) să se fi format în schimb prin acumularea miezului – adică de jos în sus, ca Pământul – și să fi fost ejectat. din sistemul lor de origine.

„Dar atunci problema acum este că le găsim în perechi”, spune Pearson Lumea fizicii. „Cum naiba se întâmplă asta?”

Scenarii de formare a planetei

Până acum, există două opțiuni pe masă. Una este că funcția de masă inițială, care descrie distribuția maselor cu care se nasc stelele, se extinde la mase mult mai mici decât și-a dat seama oricine. Celălalt este că aceste JuMBO sunt cumva ejectate din sistemele planetare.

Deși nu există modele ferme ale modului în care o pereche binară ar putea fi ejectată, o posibilă explicație vine de la Rosalba Perna de la Universitatea Stony Brook, împreună cu Yihan Wang și Zhaohuan Zhu de la Universitatea Nevada din Las Vegas, ambele din SUA. În o pre-tipărire separată, ei propun un model în care două planete gigantice care orbitează la mare distanță de steaua lor pot fi ambele ejectate dacă se întâmplă să se alinieze în același timp în care sistemul experimentează o întâlnire apropiată cu o stea din apropiere.

Perna și Wang subliniază că, în modelele de formare a planetelor, planetele gigantice se pot coalesce direct din discul care formează planeta la distanțe de peste 50 de unități astronomice (adică de 50 de ori distanța Pământ-Soare) față de stea lor.

„În scenariul nostru, JuMBO-urile preferă să se formeze din sisteme planetare cu două planete gigantice cu semi-axe majore apropiate una de alta”, spun Wang și Perna. Lumea fizicii. „De exemplu, dacă sistemul planetar este larg, configurația cea mai probabilă este o planetă gigantică la ~100AU și o altă planetă gigantică la 70AU.”

Împingeți într-un domeniu nou

Într-o hârtie publicat în 2022, Aleks Scholz de la Universitatea din St Andrews, Marea Britanie și colegii săi au prezis că JWST va fi capabil să detecteze un număr semnificativ de planete necinstite de masă mică în grupuri stelare tinere. Scholz spune că noile descoperiri din Nebuloasa Orion justifică această concluzie.

„Aceste obiecte de masă planetară recent descoperite sunt cu adevărat interesante – sunt surprinzător de abundente, iar numărul mare de binare este complet neașteptat”, spune el. Lumea fizicii. „Asta se întâmplă atunci când intrați într-un domeniu nou: găsiți lucruri neașteptate.”

Pentru moment, sarcina este de a obține mai multe date. Pearson și co-autorul său Mark McCaughrean, care este consilier principal al ESA pentru știință și explorare, vrea să arunce o a doua privire asupra JuMBO-urilor într-un studiu viitor, de data aceasta folosind JWST Spectrometru cu infraroșu apropiat (NIRSpec). Aceste observații ar trebui să confirme că sunt într-adevăr de masă planetară, oferind detalii despre temperatura lor, gravitația la suprafață și compoziția atmosferică. Dincolo de asta, Pearson și McCaughrean plănuiesc să caute obiecte de masă planetară într-un grup de stele tânăr, NGC 2244, care se naște din Nebuloasa Rosette și se află la 5 000 de ani lumină distanță în constelația Monoceros. Stelele din NGC 2244 sunt împachetate mai puțin dens decât cele din Trapez, spune Pearson, ceea ce înseamnă că oportunitățile pentru întâlniri stelare care smulg planetele de pe orbită sunt mai mici.

„Este mult mai puțin probabil să se întâmple în regiuni cu adevărat rare, așa că dacă încetăm brusc să mai vedem JuMBO-uri, ar fi o armă fumegătoare pentru modul în care acestea se formează”, explică el.

Deși se știe puțin despre aceste obiecte necinstite de masă planetară, Pearson spune că ar putea fi mai multe dintre ele în propria noastră galaxie Calea Lactee decât există stele. Acest lucru ridică întrebări despre cum să le definim: sunt planete, pitici submaronii sau altceva? Având în vedere liniile deja neclare dintre aceste categorii, s-ar putea să nu conteze, iar Pearson evită astfel de discuții.

„Cum încercăm să le definim este o modalitate excelentă de a provoca o ceartă”, spune el râzând.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Lumea fizicii