Gwiazdy z planetami
Nie ma chemicznej różnicy między gwiazdami z planetami lub bez nich
Dziwne nowe światy
Wyobraź sobie, że gwiazda może ci powiedzieć, że ma planety. Byłoby to naprawdę pomocne, ponieważ znalezienie planet krążących wokół odległych gwiazd - egzoplanet - jest trudne. Odkryliśmy Neptuna, najbardziej odległą planetę w naszym Układzie Słonecznym, w 1846 roku. Jednak nie mieliśmy bezpośrednich dowodów na istnienie planety wokół INNEJ gwiazdy aż do… 1995. … 149 lat później. Pomyśl o tym. Każda oglądana lub czytana science fiction napisana przed 1995 rokiem, przedstawiając podróż na egzoplanety, zakładała, że ??inne planety w ogóle istnieją. Star Trek: The Next Generation wyemitował swój ostatni sezon w 1994 roku. Nie wiedzieliśmy nawet, czy Vulcan tam był.
Jowisz (prawy jasny punkt) i Saturn (lewy jasny punkt) widziane tutaj na tle Drogi Mlecznej były najbardziej odległymi planetami, jakie mogliśmy zobaczyć przed wynalezieniem teleskopów - C. Matthew Cimone
Od 1995 roku, wraz z pojawieniem się teleskopów takich jak Kepler i TESS, znaleźliśmy TYSIĄCE planet krążących wokół innych gwiazd. Obserwacje te znajdują egzoplanety dosłownie, szukając ich cieni. Czasami orbita egzoplanety przecina nasz widok odległej gwiazdy blokującej część światła gwiazdy. Ten „tranzyt” planety tworzy cień w świetle obserwowanym przez gwiazdę, którego możemy następnie użyć do określenia rozmiaru planety, niezależnie od tego, czy jest to planeta skalista, jak Ziemia, czy gazowy olbrzym, taki jak Jowisz, oraz czas obiegu wokół swojej gwiazdy macierzystej.
Ale planety są bardzo małe w porównaniu z ich gwiazdami macierzystymi. Ilość światła, które blokują, stanowi ułamek całkowitego światła gwiazdy, więc nasz sprzęt musi być bardzo czuły. A jeśli planety nie krążą na orbicie w taki sposób, że przecinają nasz widok gwiazdy, powiedzmy, jeśli patrzymy na odległy Układ Słoneczny z góry na dół, może nam być trudniej wykryć ich obecność. Dlatego naukowcy szukają alternatywnych sposobów odkrywania planet, a można by badać same gwiazdy macierzyste. Gwiazdy są duże, jasne i łatwe do zauważenia. Jeśli gwiazdy, które rodzą Układ Słoneczny, są w jakiś sposób unikalne dla gwiazd, które tego nie robią, możemy mieć nowy, potężny sposób polowania na planety. W szczególności astronomowie zwracają szczególną uwagę na skład chemiczny gwiazdy.
Budowanie Układu Słonecznego
Nasz układ słoneczny uformował się z jednej ogromnej wirującej chmury pyłu i gazu zwanej dyskiem protoplanetarnym. 99,8% materii było skoncentrowane w środku przyciągniętym przez grawitację, tworząc Słońce.
Rzeczywiste zdjęcie dysku protoplanetarnego młodej gwiazdy HL Tauri w odległości około 450 lat świetlnych, sfotografowane przez teleskop ALMA C. ESO / ALMA
Pozostałe 0,2% tego, co nie znalazło się w samym Słońcu, spłaszcza się, tworząc dysk - wyobraź sobie, jak kulka ciasta rozpłaszcza się w pizzę podczas wirowania. To spłaszczenie jest powodem, dla którego wszystkie planety krążą wokół Słońca wzdłuż podobnej płaszczyzny zwanej płaszczyzną ekliptyki. W wirującym dysku materiał zaczyna akumulować się, formując planetozymale, które stają się nasionami przyszłych planet. Ale co to za towar? To ważne! Z tego są zrobione planety, ty i ja. Astronomowie nazywają to „metalami”. W astronomii „metale” są uważane za wszystko, co znajduje się w układzie okresowym powyżej liczby atomowej 2 - czyli wszystko, co jest cięższe niż wodór i hel, takie jak wapń w kościach lub żelazo we krwi. W rzeczywistości w momencie narodzin Wszechświata był TYLKO wodór, hel i niewielkie ilości litu. Żaden z pozostałych elementów nie istniał. Pierwiastki te same są tworzone przez gwiazdy, głęboko w ich wnętrzu, gdy przekształcają paliwo wodorowe w wyniku syntezy jądrowej w cięższe i cięższe pierwiastki - metale. Gdy te gwiazdy eksplodują pod koniec swojego życia jako supernowa, wylewają swoje wnętrzności w międzygwiazdową pustkę, zasiewając ją substancją, która tworzy inne gwiazdy, a także PLANETY. Prawdopodobnie pierwsza generacja gwiazd we wczesnym Wszechświecie w ogóle nie miała planet. Nie było jeszcze materiału do ich budowy. Nazywamy to Gwiazdy populacji III.
Następna generacja gwiazd, Populacja II, jako pierwsza uformowała się we wszechświecie wzbogaconym o cięższe pierwiastki. Nie jesteśmy do końca pewni, czy ta grupa gwiazd uformowała się z wystarczającą ilością metali, aby stworzyć planety. Chcemy dokładnie określić, kiedy dokładnie powstały pierwsze planety we Wszechświecie, aby oszacować, jak wcześnie mogło istnieć życie. Ale jeśli planety powstały wokół gwiazd z populacji II, prawdopodobnie były one dość małe i okrążały bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych - znacznie bliżej niż Merkury w naszym Układzie Słonecznym. Mało prawdopodobne jest życie w temperaturze powierzchni 1600 K. Nawet jeśli życie powstało wokół tych gwiazd, prawdopodobnie już wyginęło, ponieważ te gwiazdy żyły krócej niż nasze Słońce i już się wypaliły. (Chyba że życie opuściło swój układ słoneczny, aby zbadać Wszechświat i nadal istnieje gdzieś jako starożytna cywilizacja podróżująca w kosmos z dawno martwej gwiazdy… można sobie wyobrazić).
To prowadzi nas do populacji I, grupy gwiazd, do której należy nasze Słońce. Nasze Słońce powstało we Wszechświecie, w którym upłynęły już miliardy lat narodzin i śmierci gwiazd. Wszechświat został zapłodniony większą ilością metali. Metale w dysku protoplanetarnym nie tylko tworzą surowiec do formowania się planet, ale także chronią sam dysk przed zdmuchnięciem przez promieniowanie gwiazdy macierzystej. Więcej metali oznacza więcej czasu dostępnego dla planet na uformowanie się, zanim energia gwiazdy ostatecznie wyparuje pozostałą materię, która jeszcze nie uformowała planet.
"Gdzie patrzeć"
Zrozumienie, w jaki sposób powstają planety, daje nam pierwszą wskazówkę, gdzie ich szukać - gwiazd z metalami. Pamiętaj, że gwiazda macierzysta i jej planety powstają z tej samej chmury materii, więc część tych metali jest mieszana w gwiazdę. Patrząc na światło gwiazdy za pomocą spektroskopii, możemy stwierdzić, jak bardzo jest ono wzbogacone w metale - „metaliczność” gwiazdy. Badając te bogate w metale gwiazdy, wiemy, że skaliste planety ziemskie, takie jak Ziemia, mają 1,72 razy większe prawdopodobieństwo powstania wokół nich. Prawdopodobieństwo powstania nawet gigantów gazowych jest większe wokół gwiazd bogatych w metale. Chociaż gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, są wytwarzane raczej z gazów niż metali, teoretyzuje się, że powstają wokół początkowego skalistego ziarna lub z zakłóceń w przepływach wodoru krążącego po dysku, spowodowanych wprowadzeniem metali.
NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite jest przygotowywana do wystrzelenia C NASA
Chociaż chemia gwiazdy może nam powiedzieć o prawdopodobieństwie istnienia planet - czy chemia może nam powiedzieć, że egzoplanety tam są !? Czy istnieje kluczowy chemiczny odcisk palca gwiazdy, który powie nam donośnym gwiezdnym głosem: „Tak, rzeczywiście, mam planety! Oto moje dzieci! ”
Wciąż jest nadzieja. W zeszłym tygodniu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society opublikował badanie przeprowadzone przez National Center of Competence in Research PlanetS. NCCR PlanetS zbadał 84 gwiazdy obserwowane przez 10M Teleskop Keckana Hawajach. Zespół naukowców starał się ustalić, czy formowanie się planet pozostawia na gwieździe unikalną chemiczną wskazówkę - latarnię, dzięki której wiemy, że rzeczywiście gwiazda dała początek planetom - ale nie można było znaleźć unikalnego wskaźnika. Porównując 16 gwiazd z planetami i 68 bez planet, zespół odkrył, że planety krążą wokół gwiazd zróżnicowanych chemicznie. Jednak odkrycia są nadal przydatne. Zespół wydał ostrzeżenie, że biorąc pod uwagę przewagę odkryć planet, większość badanych gwiazd „prawdopodobnie ma planety” (str. 8/3698 badania), których jeszcze nie znaleziono. Zatem badanie może nie być całkowicie dokładne. Jednak te badania mogą przynieść przyszłe odkrycia tego, jakie RODZAJE planet, pod względem wielkości lub składu, tworzą się wokół gwiazdy z pewnym podpisem chemicznym, zwłaszcza jeśli / kiedy planety zostaną odkryte wokół większej liczby gwiazd użytych w badaniach. Tak więc, chociaż możemy nie być w stanie wiedzieć, czy planety istnieją ze względu na chemię gwiazdy, w przyszłości możemy być w stanie z większą dokładnością wywnioskować, jakie typy egzoplanet krążą wokół gwiazdy przy danej metaliczności. Na przykład wiemy, że gwiazdy bogate w metale powodują powstawanie większej liczby planet - być może rodzaj i ilość każdego metalu skutkuje określonym układem Układu Słonecznego lub ilościami ziemskich i gazowych olbrzymów, lub czy planety są mieszkalne. Potrzebne są dalsze badania. Wiemy, że z gwiazd bogatych w metale powstaje średnio więcej planet - być może rodzaj i ilość każdego metalu skutkuje określonym układem Układu Słonecznego lub ilością ziemskich i gazowych olbrzymów, lub tym, czy planety nadają się do zamieszkania.
W międzyczasie kontynuujemy poszukiwania planet za pomocą tranzytów. TESS po dwóch latach badań 20 sierpnia zakończyła swoją podstawową misję, obrazowanie 75% nieba. Nie wiemy jeszcze, jakie odkrycia zostaną znalezione w danych, w tym być może nowe sposoby zrozumienia relacji między gwiazdą macierzystą a jej planetami. Cokolwiek znajdziemy, z pewnością wpłynie na przyszłe misje związane z polowaniem na planety, a także będzie inspiracją dla fikcyjnych historii, które śmiało udają się do dziwnych, nowych światów, które odkryliśmy.
Komentarze
Prześlij komentarz