gov-civil-vilareal.ptKoľko obývateľných planét môže mať jedna hviezda? Ukázalo sa, že asi 6.
>Koľko obývateľných planét môžete mať na obežnej dráhe jednej hviezdy?
V našej slnečnej sústave je v skutočnosti obývateľná iba jedna planéta v užšom zmysle slova: Zem. Mars je príliš studený a vzduch je príliš tenký a Venuša je naopak.
Ale ... to je náhoda. Ak by ste vymenili polohy Marsu a Venuše a možno by ste vymenili značnú časť atmosféry Venuše, ich teploty by boli pre nás oveľa vhodnejšie*. Je to preto, že obaja sú v našom Slnku obytná zóna je rozsah vzdialenosti od našej hviezdy, kde by na povrchu planéty mohla existovať kvapalná voda.
je u susedov nahota 2
Myšlienka obývateľnej zóny je trochu chúlostivá, pretože to, že má tekutú vodu, závisí od zoznamu ďalších vecí, ktoré sa týkajú bielizne, vrátane existencie atmosféry, toho, čo je v nej, a ďalších. Je to však užitočný koncept, pokiaľ sa naň nepozeráte príliš zblízka†.
Technicky teda tri planéty obiehajú okolo Slnka v jeho obývateľnej zóne. Ale koľko mohol zapadáš tam?
Umelecké dielo zobrazujúce planetárny systém TRAPPIST-1, sedem planét veľkosti Zeme obiehajúcich okolo chladného červeného trpaslíka. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Pri určitom počte dosiahnete limit. Konečná oblasť vesmíru znamená, že planéty sa dostanú príliš blízko seba. Interagovali by gravitačne a nasledovali by nebeské úskalia: Vytvorili by chaos a niektorá planéta alebo planéty by mali svoju dráhu pokazenú, pádom na Slnko alebo ich úplným vysunutím zo systému.
Obývateľná zóna hviezdy tiež závisí od toho, ako je horúco. Keď budete počítať, zistíte, že chladný červený trpaslík má malý, úzky, zatiaľ čo hmotná modrá hviezda má obrovskú obývateľnú zónu, ktorá sa tiahne ďaleko.
Keď sa teda pozrieme na iné hviezdy, mali by sme očakávať, že uvidíme systémy ako naše, s málo planétami v obývateľnej zóne, alebo ich tam môže byť viac?
Tím astronómov sa na to pozrel , pomocou softvéru, ktorý v priebehu času vypočíta gravitáciu a pohyb systému planét, aby skontroloval stabilitu. Pre danú hmotnosť hviezdy vypočítali veľkosť obývateľnej zóny, potom jednu planétu s hmotnosťou Zeme umiestnili na vnútorný okraj zóny, druhú na vonkajší okraj a potom medzi ne pridali rovnomernejšie rozmiestnené. Pre každý druh hviezdy spustili simuláciu pre celkom 5, 6 a 7 planét, pričom simuláciu nechali prejsť 100 miliónov obežných dráh vnútornej planéty, aby sa veciam dlho dobre hralo.
To, čo našli, je celkom cool . V prípade hviezd s veľmi nízkou hmotnosťou, povedzme 0,1 -násobkom hmotnosti Slnka, nie je žiadny systém stabilný. Obytná zóna je príliš úzka, takže planéty vždy interagovali. Akonáhle sa však dostanete k hviezdam s 0,2 -násobkom hmotnosti Slnka (stále dosť nízke, takže tu hovoríme o červených trpaslíkoch), zóna sa rozšírila natoľko, že každý Systém 5 planét bol stabilný. 6-planétovým systémom sa celkom dobre darí aj hviezdam, ktorých hmotnosť je približne 0,7 krát väčšia ako hmotnosť Slnka.
Umelecké dielo znázorňujúce hviezdu s niekoľkými planétami, ktoré okolo nej obiehajú. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
V prípade niektorých úzkych hmotnostných rozsahov hviezd je 7-planétový systém tiež stabilný. Mysleli by ste si, že hmotnejšia hviezda znamená väčšiu obývateľnú zónu, takže by sa do nej zmestilo viac planét, ale v tom kľúči je opica: Rezonancie . Ak má jedna alebo viac planét obežnú dobu, ktorá je jednoduchým zlomkom, napríklad 2: 1 alebo 5: 4, periodicky sa navzájom ťahajú a pridávajú alebo odoberajú orbitálnu energiu. Je to ako kopať nohami v správny čas na hojdačke a zosilniť tak svoj pohyb.
V tomto prípade však môžu rezonancie znamenať pre systém záhubu. V prípade určitých obývateľných zón a hviezdnych hmôt sa planéty ocitnú v rezonancii a obežné dráhy sa stanú nestabilnými. Preto by hviezda s nižšou hmotnosťou mohla udržať viac planét ako planéta s vyššou hmotnosťou. V obývateľnej zóne nemusí existovať žiadna rezonancia pre menšiu hviezdu, zatiaľ čo pre väčšiu hviezdu áno.
Existuje aj ďalší problém, a to doslova veľký: obrovské planéty obiehajúce mimo obývateľnú zónu. Ovplyvňujú vnútorné planéty a môžu spôsobiť ešte väčšiu nestabilitu, čo sťažuje zabalenie obývateľnej zóny hviezdy planétami veľkosti Zeme. Ak hviezde chýbajú tieto obrovské planéty, je to dobré, ale ak má jednu alebo viac - ako to robí náš - čo môže vážne znížiť počet obežných dráh stabilných planét obývateľných zón.
Existujú aj jemnejšie veci, na ktoré si musíte dávať pozor. Ako hviezda starne, otepľuje sa, takže sa jej obývateľná zóna pohybuje smerom von. Planéta, ktorá obieha na vnútornom okraji obývateľnej zóny hviezdy, sa môže po niekoľkých miliardách rokov začať nepríjemne otepľovať.
Nepozerali sa ani na planéty s nižšou hmotnosťou (napríklad na Marse) alebo na planéty na eliptických dráhach. Trochu naklonenie obežných dráh môže zabrániť tomu, aby rezonancie spôsobili neporiadok. Je zrejmé, že tu je priestor na spustenie mnohých ďalších simulácií.
Planetárny systém TRAPPIST-1 (v strede) sa úplne zmestí na obežnú dráhu Merkúra (dole), napriek tomu sa tri planéty nachádzajú v obývateľnej zóne svojej chladnej hviezdy. Na porovnanie sú tiež ukázané štyri veľké mesiace Jupitera v mierke (hore). Kredit: NASA/JPL-Caltech
Bude však chvíľu trvať, kým sa táto predpoveď bude dať skontrolovať v skutočnom vesmíre. Zistenie, že mnoho planét okolo hviezdy je zriedkavé (TRAPPIST-1 je zatiaľ jednou z mála výnimiek) a pre masívnejšie hviezdy, kde sú planéty ďalej od hviezdy, je to ešte ťažšie; naše najlepšie metódy detekcie fungujú dobre pre planéty bližšie .
Čo sa však naučiť! Nájdeme v ich obývateľnej zóne systémy s 5 planétami? A ak áno, koľko bude skutočne obývateľných?
Vesmír je veľmi chladné miesto a miluje rozmanitosť. Ak by som sa mal staviť, povedal by som, že také systémy existujú. Zriedkavé, ale tam vonku. Ako dlho bude trvať, kým ho nájdeme?
* Stále im budeme musieť dať kyslík a pravdepodobne nahradiť CO2 dusíkom, ale choďte so mnou sem.
† Tiež, v ľadových mesiacoch okolo plynových obrov je možné mať podpovrchové oceány , takže opäť je koncepcia obytnej zóny trochu obmedzená. Je to skôr dobré miesto na začiatok, než samotné hľadanie miest, kde sa vo vesmíre nachádzať ľudia, ktorí majú k dispozícii.
