Potencialno bivalni eksoplaneti, zaprti s plimovanjem, so lahko zelo pogosti, pravi nova študija

Študije rdečih pritlikavih zvezd z nizko maso, ultra hladnih in ultra zatemnjenih rdečih pritlikavih zvezd so v zadnjem času odkrile veliko ekstrasončnih planetov. Sem spadajo odkritja skalnatega planeta, ki kroži okoli zvezde, ki je najbližja Osončju ( Naslednji b ) in sistem sedmih planetov, oddaljen le 40 svetlobnih let ( TRAPPIST-1 ). V zadnjih nekaj letih so astronomi zaznali tudi kandidate, ki krožijo okoli zvezd Gliese 581, Innes Star, Kepler 42, Gliese 832, Gliese 667, Gliese 3293 in drugih.

Večina teh planetov je zemeljske (t.j. skalnate) narave in veliko je bilo ugotovljeno, da krožijo znotraj svoje zvezde. bivalno območje (tudi »zola zlatolaska«). Vendar pa je vprašanje, ali so ti planeti plimsko zaprti ali ne, kjer je en obraz nenehno obrnjen proti svoji zvezdi, nenehno. In glede na a nova študija z Univerze v Washingtonu so planeti, zaprti s plimovanjem, morda bolj pogosti, kot se je prej mislilo.

Študija – ki je na voljo na spletu pod naslovom » Plimno zaklepanje bivalnih eksoplanetov ” – vodil je Rory Barnes, docent za astronomijo in astrobiologijo na Univerzi v Washingtonu. Tudi teoretik z Virtualni planetarni laboratorij Njegove raziskave so osredotočene na nastanek in evolucijo planetov, ki krožijo v in okoli »naseljivih con« zvezd z nizko maso.

Zaklepanje plimovanja povzroči, da se Luna vrti okoli svoje osi v približno enakem času, kot je potreben za kroženje Zemlje (leva stran). Zasluge: Wikipedia

Za sodobne astronome je zaklepanje plimovanja dobro razumljen pojav. Pojavi se kot posledica tega, da ni neto prenosa kotne količine med astronomskim telesom in telesom, ki ga kroži. Z drugimi besedami, orbitalna doba telesa v orbiti se ujema z njegovo rotacijsko dobo, kar zagotavlja, da je ista stran tega telesa vedno obrnjena proti planetu ali zvezdi, ki kroži.

Razmislite o edinem Zemljinem satelitu - Luni. Poleg tega, da potrebuje 27,32 dneva, da obkroži Zemljo, potrebuje Luna tudi 27,32 dneva, da se enkrat zavrti okoli svoje osi. Zato ima Luna vedno isti 'obraz' proti Zemlji, medtem ko je stran, ki je obrnjena stran, znana kot 'temna stran'. Astronomi verjamejo, da se je to zgodilo po objektu velikosti Marsa ( Theia ) trčil v Zemljo pred približno 4,5 milijardami let.

Poleg bruhanja odpadkov, ki bi sčasoma oblikovali Luno, se domneva, da je udarec zadel Zemljo pod takšnim kotom, da je našemu planetu dal začetno obdobje vrtenja 12 ur. V preteklosti so raziskovalci uporabili to 12-urno oceno Zemljine rotacije kot model za obnašanje eksoplaneta. Vendar pred Barnesovo študijo še niso bili opravljeni nobeni sistematični pregledi.

V želji, da bi to rešil, se je Barnes odločil obravnavati dolgoletno domnevo, da lahko le manjše, bolj zatemnjene zvezde gostijo krožeče planete, ki so bili zaprti zaradi plimovanja. Razmišljal je tudi o drugih možnostih, ki so vključevale počasnejša ali hitrejša začetna obdobja vrtenja, pa tudi razlike v velikosti planetov in ekscentričnosti njihovih orbit. Ugotovil je, da so bile prejšnje študije precej omejene in so upoštevale le en rezultat.

Skalni planeti, zaklenjeni s plimovanjem in plimovanjem, so zaradi svojih tesnih orbit pogosti okoli zvezd z majhno maso (rdeči pritlikavec). Zasluge: M. Weiss/CfA

Kot je pojasnil na univerzi v Washingtonu izjava za javnost :

'Modeli planetarne formacije pa kažejo, da bi lahko bila začetna rotacija planeta veliko večja od nekaj ur, morda celo več tednov. In ko raziskujete ta razpon, ugotovite, da obstaja možnost, da se zaklene veliko več eksoplanetov. Na primer, če je Zemlja nastala brez Lune in z začetnim 'dnevom', ki je bil dolg štiri dni, en model predvideva, da bi bila Zemlja do zdaj plimsko priklenjena na sonce.

Iz tega je ugotovil, da bodo potencialno bivalni planeti, ki krožijo okoli zelo poznih zvezd tipa M (rdeča pritlikavka), verjetno dosegli visoko krožne orbite približno 1 milijardo let po nastanku. Poleg tega je ugotovil, da bi bile za večino njihove orbite sinhronizirane z njihovo rotacijo - aka. bili bi plimsko zaklenjeni s svojo zvezdo. Te ugotovitve bi lahko imele pomembne posledice za preučevanje nastajanja in evolucije eksoplanetov, da ne omenjamo bivalnosti.

V preteklosti je bilo mišljeno, da imajo planeti, zaprti s plimovanjem, ekstremno podnebje, kar je odpravljalo vsako možnost življenja. Na primer, planet Merkur doživi vrtilno orbitno resonanco 3:2, kar pomeni, da se trikrat zavrti okoli svoje osi na vsaki dve orbiti, ki ju opravi okoli Sonca. Zaradi tega en sam dan na Merkurju traja kar 176 zemeljskih dni, temperaturni razpon pa je od 100 (-173 °C; -279 °F) do 700 K (427 °C; 800 °F) med dnevno stranjo in nočna stran.

Za planete, zaklenjene s plimovanjem, ki krožijo blizu svojih zvezd, je veljalo, da bi bila ta situacija še slabša. Vendar pa so astronomi od takrat sklepali, da bi prisotnost atmosfere okoli teh planetov lahko prerazporedila temperaturo po njihovih površinah. Za razliko od Merkurja, ki nima atmosfere in ne doživlja vetra, bi lahko ti planeti vzdrževali temperature, ki bi podpirale življenje.

Umetnikov vtis »zemeljskega« planeta, ki kroži okoli bližnje rdeče pritlikavke zvezde. Zasluge: ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org).

Vsekakor je ta študija ena izmed mnogih, ki omejujejo nedavna odkritja eksoplanetov. To je še posebej pomembno glede na to, da je odkrivanje in preučevanje zunajsončnih planetov še vedno v povojih in je omejeno na pretežno posredne metode. Z drugimi besedami, astronomi ocenjujejo velikost planeta, sestavo in ali ima ozračje ali ne na podlagi tranzitov in vpliva, ki ga imajo ti planeti na svoje zvezde.

V prihodnjih letih bodo misije naslednjih generacij, kot je Spletni vesoljski teleskop James in Tranzitni sateliti za raziskovanje eksoplanetov (TESS) naj bi to stanje drastično izboljšalo. Poleg podrobnejših opazovanj obstoječih odkritij naj bi odkrili še veliko več planetov. Če je Barnesova študija pravilna, bo večina odkritih zaprtih zaradi plimovanja, vendar to ne pomeni, da niso primerni za bivanje.

Revija prof. Barnesa je sprejela v objavo Nebesna mehanika in dinamična astronomija . Raziskava je bila financirana z donacijo NASA prek virtualnega planetarnega laboratorija.

Nadaljnje branje: Univerza v Washingtonu , arXiv