Pari prevarantskih planetov, najdenih tavajočih v Orionovi meglici – Svet fizike

Po zaslugi novih opazovanj vesoljskega teleskopa James Webb (JWST) je bilo odkritih več kot 500 prosto lebdečih objektov planetarne mase, ki tavajo skozi Orionovo meglico. Najbolj nenavadno je, da približno 40 teh novoodkritih predmetov v trapezni kopici meglice obstaja v širokih binarnih parih, kar zamenjuje pričakovanja o tem, kako nastanejo ti tako imenovani »lopovski planeti«.

Prosto lebdeči objekti s planetarno maso, ki ne krožijo okoli zvezde, so bili že odkriti v območjih nastajanja zvezd, vendar nikoli v takšnem številu, kot jih vidi JWST Skoraj infrardeča kamera (NIRCam). Ti predmeti so vidni, ker so še mladi in žarijo od toplote svojega nastanka. Sčasoma se bodo ohladili in zbledeli iz pogleda.

Obstajata dve hipotezi o tem, kako nastanejo takšni prosto lebdeči planeti. Ena je, da izvirajo kot zvezde, sesedajo in kondenzirajo neposredno iz molekularnega oblaka, ki tvori zvezde. Drugi je, da nastanejo s kopičenjem jedra v orbiti okoli mladih zvezd, da bi jih kasneje izgnale gravitacijske plimske sile in resonance.

JuMBO skrivnost

Za večino od 540 objektov planetarne mase, najdenih v Orionovi meglici, bo "skoraj zagotovo šlo za kombinacijo obeh [procesov]," pravi Samuel Pearson, znanstveni sodelavec pri Evropski vesoljski agenciji (ESA) in glavni avtor še nerecenzirane predtisk na nova opažanja.

Vendar približno 40 širokih binarnih datotek – 9 % vseh – ne ustreza tej sliki. Pearson jih imenuje JuMBO, kar pomeni Jupiter Mass Binary Objects, in so skrivnost.

Glavna težava, pojasnjuje Pearson, je masa JuMBO-jev. Modeli napovedujejo, da je najmanjša masa, ki lahko nastane neposredno iz molekularnega oblaka, trikrat večja od Jupitrove. Ta najnižja meja nastane, ker manjši predmeti bolje zadržujejo toploto, kar jim preprečuje nadaljnje krčenje. Lahko bi torej pričakovali, da so manjša telesa planetarne mase (vključno z najmanjšim objektom v opazovanjih JWST, ki ima približno 0.6 mase Jupitra) namesto tega nastala s kopičenjem jedra – torej od spodaj navzgor, kot Zemlja – in da so bila izvržena iz svojega izvornega sistema.

"Toda zdaj je težava v tem, da jih najdemo v parih," pravi Pearson Svet fizike. "Kako za vraga se to zgodi?"

Scenariji nastanka planetov

Zaenkrat sta na mizi dve možnosti. Ena je, da se začetna masna funkcija, ki opisuje porazdelitev mas, s katerimi se zvezde rodijo, razširi na veliko manjše mase, kot si je kdorkoli mislil. Drugi je, da se ti JuMBO nekako izvržejo iz planetarnih sistemov.

Čeprav ni trdnih modelov, kako bi lahko izločili binarni par, ena možna razlaga izvira iz Rosalba Perna Univerze Stony Brook, skupaj z Yihan Wang in Zhaohuan Zhu Univerze Nevada v Las Vegasu, oba v ZDA. notri ločen prednatis, predlagata model, v katerem se lahko oba velikanska planeta, ki krožita na veliki razdalji od svoje zvezde, izvržeta, če se slučajno premakneta v poravnavo istočasno, ko sistem doživi bližnje srečanje z bližnjo zvezdo.

Perna in Wang poudarjata, da se lahko v modelih nastanka planetov velikanski planeti združijo neposredno iz diska, ki tvori planet, na razdaljah več kot 50 astronomskih enot (to je 50-kratna razdalja Zemlja-Sonce) od svoje zvezde.

"V našem scenariju se JuMBO raje oblikujejo iz planetarnih sistemov z dvema velikanskima planetoma z glavnimi pol osmi blizu druga drugi," pravita Wang in Perna Svet fizike. "Na primer, če je planetarni sistem širok, je najverjetnejša konfiguracija velikanski planet na ~ 100 AU in drug velikanski planet na 70 AU."

Potiskanje v novo domeno

V papirja objavljeno leta 2022, Aleks Scholz z Univerze St Andrews v Združenem kraljestvu in sodelavci napovedali, da bo JWST sposoben odkriti veliko število lažnih planetov z majhno maso v mladih zvezdnih kopicah. Scholz pravi, da nove ugotovitve v Orionovi meglici upravičujejo ta sklep.

"Ti na novo odkriti objekti planetarne mase so res vznemirljivi - presenetljivo jih je veliko in veliko število dvojnih objektov je popolnoma nepričakovano," pravi. Svet fizike. "To se zgodi, ko potisnete v novo domeno: najdete nepričakovane stvari."

Za zdaj je treba pridobiti več podatkov. Pearson in njegov soavtor Mark McCaughrean, ki je ESA-in višji svetovalec za znanost in raziskovanje, želi v prihodnji študiji ponovno pogledati JuMBO, tokrat z uporabo JWST Bližnji infrardeči spektrometer (NIRSpec). Ta opazovanja bi morala potrditi, da imajo resnično planetarno maso, tako da zagotovijo podrobnosti o njihovi temperaturi, površinski težnosti in atmosferski sestavi. Poleg tega nameravata Pearson in McCaughrean iskati objekte planetarne mase v mladi zvezdni kopici NGC 2244, ki se rodi iz meglice Rozeta in se nahaja 5 svetlobnih let stran v ozvezdju Enoglavi. Pearson pravi, da so zvezde v NGC 000 manj gosto zapakirane kot tiste v Trapezu, kar pomeni, da so možnosti za srečanja z zvezdami, ki planete iztrgajo iz njihovih orbit, manjše.

Igra deset milijard dolarjev: zakaj so bile zamude JWST dobro za znanost o eksoplanetih

"V res redkih regijah je veliko manj verjetno, da se bo to zgodilo, tako da če nenadoma nehamo videti JuMBO, bi to pomenilo, kako nastajajo," pojasnjuje.

Čeprav je malo znanega o teh lažnih objektih planetarne mase, Pearson pravi, da bi jih lahko bilo v naši galaksiji Rimska cesta več kot je zvezd. To postavlja vprašanja o tem, kako jih definirati: ali so planeti, podrjave pritlikavke ali kaj drugega? Glede na že tako zamegljene meje med temi kategorijami morda ni pomembno in Pearson se izogiba takim razpravam.

»Kako jih poskušamo opredeliti, je odličen način za prepir,« pravi v smehu.

• 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/pairs-of-rogue-planets-found-wandering-in-the-orion-nebula/