Sistem šestih planetov je popolnoma uglašen – svet fizike

Našli so redek sistem šestih eksoplanetov, ki so vsi manjši od Neptuna, a večji od Zemlje, s tirnicami, ki so med seboj resonančne. Sistem odkrili astronomi čelu z Raphael Luka z Univerze v Chicagu, ki nakazujeta, da so planeti ostali nemoteni v tej konfiguraciji od svojega nastanka pred milijardo let.

Planetarna zakladnica ponuja tudi eno najboljših priložnosti za karakterizacijo »mini Neptunov«, ki so skrivnostni razred planetov, ki jih ni v Osončju.

Planeta krožita okoli oranžne zvezde, imenovane HD 110067, ki je oddaljena približno 100 svetlobnih let. Najbolj notranja planeta, imenovana b in c, je odkrila NASA Tranzitni satelit Exoplanet Survey (TESS) misija. Luque in sodelavci so nato opazili, da sta bili orbiti planetov b in c v resonanci. To je zato, ker imata njuni orbitalni dobi 9.114 dni in 13.673 dni razmerje 2:3. V podatkih je bilo še nekaj – lažni tranziti, ki jih ni bilo mogoče pripisati planetu b ali c.

Glede na resonančni orbiti b in c je logično, da če bi v sistemu HD 110067 obstajali drugi tranzitni planeti, bi si lahko delili orbitalne resonance. Uporaba lažnih tranzitnih dogodkov kot izhodišč in ugibanje, da bi lahko imel kateri koli tretji planet, imenovan d, tudi orbitalno razmerje 2:3 s planetom c, je ekipi omogočilo napovedati, kdaj bi lahko planet d naslednjič prestopil. Temu so sledili pri Evropski vesoljski agenciji Cheops teleskop in odkril planet, kot je bilo napovedano.

Iz orbitalne dobe planeta d, ki je 20.519 dni, je Luquejeva ekipa nato lahko napovedala četrti planet, imenovan e, s 30.793-dnevno orbito, ki je v resonanci 2:3 s planetom d in se ujema z enim od nedodeljenih. tranzit, ki ga je videl TESS.

Laplaceovi koti

V podatkih TESS je bilo še vedno več nepojasnjenih tranzitov. Da bi ugotovili, katerim planetom pripadajo ti tranziti, je Luquejeva ekipa izkoristila zapletena pravila resonančnih orbit, kot jih je določil matematik iz XNUMX. stoletja Pierre-Simon Laplace, ki je preučeval resonančne orbite nekaterih Jupitrovih lun.

Tako kot Jupitrove lune morajo biti tudi planeti HD 110067 »vedno pod določenimi koti drug od drugega, da morebitne motnje, ki jih izvajajo drug na drugega, ne morejo rasti,« pravi član ekipe Andrew Collier Cameron z Univerze St Andrews, ki se je osredotočil na merjenje mase planetov s tehniko radialne hitrosti.

Koti, na katere navaja Cameron, se imenujejo Laplaceovi koti in zagotavljajo stabilne konfiguracije orbit. Kakršna koli odstopanja od njih bi povzročila, da bi gravitacijske motnje sčasoma naraščale. Posledica bi bila, da bi planete vrgli iz resonance in zelo verjetno poslali v orbite, ki se križajo, kjer bi lahko trčili.

Z oceno, kakšni bi morali biti Laplaceovi koti, je Luquejeva ekipa lahko predvidela, da bosta planeta f in g imela obhodni dobi 41.0575 oziroma 54.7433 dni. Ti so se ujemali z dvema preostalima nepojasnjenima prehodoma v Keplerjevih podatkih. Pari planetov e in f ter f in g imajo orbitalno resonanco 3:4.

Obstaja možnost, da okoli HD 110067 kroži še več planetov na širših orbitah znotraj bivalnega območja zvezde. Če pa je planetov več, niti TESS niti CHEOPS nista zabeležila tranzita. To pomeni, da bi bil poskus iskanja sedmega ali osmega planeta "slepo iskanje", pravi Luque. "Toda če bi imeli srečo in našli dodaten planet, bi bil zagotovo zelo zanimiv zaradi potencialnih možnosti za bivanje."

Vendar pa ni možnosti, da bi kmalu iskali več planetov. Če bi bil na primer planet v 75-dnevni orbiti, bi moral CHEOPS opazovati HD 110067 vsaj toliko časa, da bi opazil en tranzit. Vendar pa je opazovanje časa zelo dragoceno, kot pojasnjuje Luque; "Raje vlagamo vire opazovanja v izboljšanje parametrov znanih planetov v sistemu."

Karakterizacija planetov

Nadaljnje delo na sistemu bo namesto tega vključevalo izboljšanje parametrov znanih planetov - kar je odvisno od merjenja njihovih mas. Polmer vsakega planeta je določen glede na to, koliko zvezdne svetlobe blokirajo, ko potujejo pred zvezdo – velikosti so od 1.9 do 2.85 zemeljskih polmerov. Mase so določene z meritvami radialne hitrosti, ki ugotavljajo, kako planeti povzročajo nihanje zvezde. Ko sta znana njihov polmer in masa, je mogoče izračunati gostoto planetov. Ali imajo planeti debelo atmosfero, bi lahko ugotovil vesoljski teleskop James Webb.

Do sedaj so bile mase pridobljene samo za tri planete, natančneje za planete b (5.69 zemeljske mase), d (8.52 zemeljske mase) in f (5.04 zemeljske mase). To je bilo storjeno z uporabo HARPS-Sever instrument na Nacionalni teleskop Galileo na Kanarskih otokih in Spektrograf CARMENES na 3.5 metra Observatorij Calar Alto v Španiji.

"Preostali trije planeti še vedno letijo rahlo pod našimi zmožnostmi zaznavanja," pravi Cameron. Zlasti lahko zvezdna aktivnost prikrije signale radialne hitrosti planetov. "Torej je naslednja stvar, da se potisnemo globlje z radialnimi hitrostmi, da lahko določimo mase planetov."

Pari prevarantskih planetov, najdenih tavajočih v Orionovi meglici

Meritve tranzitnega časa zagotavljajo še en način za merjenje planetarnih mas. Ko planeti krožijo okoli svoje zvezde, lahko njihova gravitacija drug drugega vleče nazaj ali drug drugega pospešuje, kar ima za posledico rahla odstopanja v tem, kdaj planeti prehajajo. Velikost odstopanja je določena z gravitacijsko silo in s tem njihovo maso.

Ne glede na to, kakšni so ti planeti, je njihov obstoj v resonančnih orbitah opazen. Teorija kaže, da so planeti nastali v teh resonancah. Običajno te resonance nato uničijo gravitacijske motnje mimoidočih zvezd ali roparskih planetov velikanov, vendar se zdi, da se okoli HD 110067 to ni zgodilo.

"Glede na dinamično stabilno okolje bi lahko nastala ta idealistična vrsta planetarnega sistema in kar je še bolj neverjetno, lahko dejansko preživi zelo dolgo," pravi Cameron.

Kot taka lahko HD 110067 nudi okno skozi čas in ohranja konfiguracijo, ki so jo imeli planeti takoj po nastanku.

Ugotovitve so opisane v Narava.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/