Kepler Romteleskop

En passell av nye planeter viser at solsystemet vårt er veldig rart, og vi vet ikke hvorfor

2024

Vi vil, dette er virkelig en kul nyhet : Astronomer har gitt ut en ny katalog over eksoplaneter - fremmede planeter som går i bane rundt andre stjerner - oppdaget av Kepler -romfartøyet, og tallet er nå totalt 2335 verifiserte planeter, med 1700 flere som venter på å bli bekreftet. Av disse, 30 er bekreftet å være omtrent jordstore og går i bane i stjernenes beboelige soner, med 20 flere som venter på bekreftelse!

Det er fantastisk . De nye resultatene legger til 219 nye eksoplanetkandidater, hvorav 10 er jordiske.

Nå er det den prangende nyheten (som jeg skal forklare på et sekund). Men de mer interessante vitenskapelige nyhetene er at de fant en klar mangel på planeter i et størrelsesområde mellom 1,5 og 2,5 ganger Jordas diameter. Stjerner ser ut til å elske å lage planeter opp til omtrent den størrelsen, og deretter hoppe til omtrent 2,5 ganger vår størrelse. Hvorfor? Og hvorfor ser vi ikke slike planeter i det våre solsystemet?

OK, før jeg kommer til det, la oss gjøre hele oppfatningen om hva som er hva.

engel nummer 737

Kepler er et rombasert observatorium designet for å stirre på ett sted på himmelen som har omtrent 150 000 stjerner i det. Tanken er at hvis en stjerne har planeter, og planetens bane sees kant fra jorden, så når planeten passerer rett foran stjernen, vil vi se en dukkert i stjernens lysstyrke. Det er som en miniformørkelse, kalt a gjennomreise .

Jeg forklarer alt dette i eksoplanets -episoden av Crash Course Astronomy :

Crash Course Astronomy: Exoplanets

Det tar tid å faktisk finne planeter, fordi du må vente ikke bare på at en planet skal passere, men for at det skal skje en gang til , og så igjen a tredje tid. En dukkert kan skyldes alle slags problemer, for eksempel stjerneflekker (som solflekker, men på andre stjerner) eller andre stjerner i synsfeltet som påvirker lysstyrken. En annen dukkert fastslår hva kanskje være en eksoplanets år (en dukkert, deretter en annen en full bane senere), men den virkelige tilliten kommer når en tredje blir sett etter den andre med en konsekvent timing (med andre ord, en annen eksoplanet -orbitperiode senere). Da kan du være trygg på at du har funnet en planet.

Over tid har kataloger blitt utgitt med gjeldende Kepler -data, og dette er den åttende slike katalog. Denne nye omfatter de fire første årene av oppdraget, og astronomene fullstendig bearbeidet alle dataene, inkludert bruk av nye og mer sofistikerte teknikker utviklet i tiden siden den første slippingen.

Hvis planetens bane vender mot oss, ser vi ingen transitt. Hvis det er kant på, gjør vi det. Kreditt: Greg Loughlin

Det er to viktige aspekter ved dataene. Den ene er perioden mellom dips, som forteller deg lengden på planetens år, så vel som avstanden fra stjernen (Kepler er oppkalt etter Johannes Kepler, en astronom som fant ut at orbitalperioden til en solsystemplanet er matematisk relatert til dens avstand fra Solen, og som kan generaliseres for en planet som kretser rundt enhver stjerne). Det forteller deg også omtrent hvor varm planeten er! Du må kjenne avstanden, pluss temperaturen og størrelsen på stjernen også; en kjøligere stjerne som en rød dverg kan ha en planet i bane rundt den enn Merkur i bane rundt solen, men likevel være kulere enn jorden.

Det andre aspektet er brøkdelen av stjernelys som er blokkert. Det forteller deg planetens størrelse, forutsatt at du kjenner stjernens størrelse, som vi i de fleste tilfeller gjør fra observasjoner ved hjelp av Keck -observatoriet .

Når vi gikk over alle dataene, fant astronomene 219 nye mulige eksoplaneter (før bekreftelse på at de er klassifisert som kandidater). Av disse er 10 ikke bare omtrent like store som jorden, men også i bane i riktig avstand fra vertsstjernen for å være temperert, i det astronomer kaller beboelig sone. Det tilsvarer omtrent temperaturområdet som trengs for å ha flytende vann i overflaten, slik vi gjør her på god jord. Det er ikke det eneste som trengs for at livet skal oppstå, men det er et godt sted å begynne.

Denne nye katalogen bringer det totale antall kjente planeter i størrelse som er i bane i den beboelige sonen til 30.

Romy og Micheles gjenforening på videregående

Det er en mye . Jeg vet at det ikke høres ut som mye av 150 000 stjerner, men tenk på at ikke alle planeter kretser rundt stjernene sine sett fra jorden. De fleste er på skrå, så de savner stjernene sine fra vårt synspunkt, og vi ser ingen transitt. Statistisk sett savner vi minst 99% av dem! Så virkelig i den himmelen Kepler-klokker er det sannsynligvis 3000 planeter i jordstørrelse i sine beboelige soner.

Men vent, det er mer: Det er hundrevis av milliarder av stjerner i galaksen. Ekstrapolere naivt, det betyr at det er milliarder av slike planeter i Melkeveien.

Milliarder .

Hei.

Zoom inn

Kunstverk som viser en jordlignende planet som kretser rundt en fremmed stjerne. Hvor mange av disse planetene finnes i Melkeveien? Sannsynligvis milliarder. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

[Kunstverk som viser en planet i jord, til og med jordlignende, som kretser rundt en fremmed stjerne. Hvor mange av disse planetene finnes i Melkeveien? Kreditt: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle]

Men dette betyr også noe annet. Når du finner ett objekt, er det vanskelig å vite mye om klassen av objekter det tilhører. Du har bare ett eksempel! Hvis du finner en rar øgle i jungelen, er det interessant, men det viser deg bare at slike øgler eksisterer. Er det større? Mindre? Hvor mange er det? Hvordan spiser de, hvor bor de, hvordan forholder de seg til andre øgler?

Det samme med planeter. Å finne en er flott. Eksoplaneter finnes! Det er enorme nyheter.

Men vitenskapen starter virkelig når vi finner mer. Mye mer. Tusenvis mer. Det er der den eksoplanetære zoologien starter.

må du betale for eventyrakademiet

Og det er der vi er nå. Med tusenvis av eksoplaneter i Kepler -katalogen begynner trender å vise seg. Mange planeter som er funnet er gassgiganter som Jupiter, noen enda mye mer massive. Mange planeter på størrelse med Jorden er åpenbart funnet, og mye som er noe mindre enn Neptun.

Denne nye katalogen viser imidlertid noe veldig rart : Astronomene fant mange planeter som er omtrent like store som jorden, opptil 1,5 ganger vår diameter. Men så faller plutselig tallet. Når du kommer til planeter som er noe større enn dobbelt så stor som jorden, tar tallene seg opp igjen. Dette ble sett i de eldre dataene, men nå er dataene fullstendige nok til å vise at dette ikke er en feil. Det er statistisk signifikant; det vil si ekte.

Zoom inn

Et histogram over eksoplanetstørrelser: Antall planeter funnet (vertikal akse) plottet mot planetens størrelse (horisontal akse). Legg merke til diopen mellom 1 og 2 jordmasser. Kunstverk av to eksoplaneter er vist for sammenligning. Kreditt: NASA/Ames/Caltech/University of Hawaii (BJ Fulton)

Det er veldig interessant. I den nedre enden kaller vi disse planetene for superjord, og i den øvre størrelsen er de mini-Neptuner (Neptun er omtrent 4 ganger bredere enn jorden). Faktisk er antall-Neptunes med nummer den vanligste typen planet som finnes i Kepler-prøven!

Det er også interessant. Vi har ikke en super-jord eller en mini-Neptun i vårt eget solsystem. Av en eller annen grunn, de vanligste planetene i galaksen finnes ikke rundt solen vår .

Det forteller oss noe viktig, selv om det ikke er klart hva det er. Vi kan gjette, skjønt. Planeter dannes fra en virvelskive av materiale rundt en ung stjerne kalt protoplanetarisk plate . Detaljer er kompliserte, men generelt dannes småkorn først, deretter vokser de seg større når de kolliderer med og holder seg til andre korn. Over millioner av år svulmer disse opp til en kilometer på tvers eller så (vi kaller disse planetesimaler), og disse kolliderer for å danne mye større protoplaneter, tusen eller så kilometer brede.

Zoom inn

Tegning som viser forholdet mellom planeter. Alt fra fra den protoplanetære disken; noen vokser seg store nok til å være gassgiganter, andre holder seg små som Jorden. Men noen små vokser til mini-Neptunes. Alle tre planetgruppene er forskjellige. Kreditt: NASA/Kepler/Caltech (T. Pyle)

Disse blir kjernene til sanne planeter som Jorden. Hvis materialet går tomt når protoplaneten når jordstørrelse, slutter den å vokse. Men hvis det fortsatt er ting der ute, kan det vokse seg større. Når den når omtrent 1,5 ganger jordens diameter (noe som vil gi den godt over 3 ganger jordas masse^*) tyngdekraften blir sterk nok til å begynne å holde på lettere gasser som hydrogen og helium. Dette er et vannskille øyeblikk for den unge planeten, fordi det er mye av den gassen rundt. Den kan vokse mye større og hoppe gapet for å bli en mini-Neptun (i det minste; den kan vokse til å bli en ekte gassgigant som Saturn eller Jupiter også, men disse er langt mindre vanlige enn mini-Neptuner).

Det er i hvert fall den nåværende tankegangen. Men hvis det er sant, hvorfor er det ikke noen av disse superjordene eller mini-Neptunene her, som kretser rundt solen? Det er ikke forstått. Det er mange hypoteser, og en omhandler Jupiter. Etter hvert som den vokste seg stor, ville Jupiter ha interaksjon med den protoplanetære disken og vandret mot solen mens den hentet materiale fra disken. Det rørte opp disken der, og eventuelle protoplaneter som dannes ville ha knust inn i hverandre og sendt rusk til å fly. Mye av det ble kastet ut av det indre solsystemet, men det som var igjen dannet planetene vi ser nå. Siden det var mindre materiale, er andre generasjons planeter vi har i det indre solsystemet mindre. Etter det trakk gravitasjonsinteraksjoner med Saturn Jupiter tilbake, og vi har systemet vi ser nå.

Det kan være riktig eller ikke; astronomer er fortsatt i de tidlige stadiene med å finne ut av dette! Bare å se på vårt eget solsystem, er det vanskelig å vite hva. Å sammenligne og kontrastere er en utmerket måte å plage ut den mystiske opprinnelsen og voksende smerter i vårt lokale system, og den gode nyheten er at vi nå har mange andre planetsystemer å sammenligne våre med.

Dette er en ikke så mild påminnelse om et av de mest fantastiske aspektene ved astronomi: Når vi titter ut i universet, ser og studerer objektene finner vi billioner på billioner kilometer unna, finner vi ut at vi forstår vårt eget hjem bedre.

Hvis det var den eneste grunnen til at vi gjorde vitenskap, ville det alene være verdt det.

^*Massen til en planet avhenger av volumet, og volumet går opp som radiusens kube. Så en planet 1,5 ganger bredere enn jorden har 1,5 x 1,5 x 1,5 = 3,4 jordens masse. Dette er et grovt estimat, men nært nok. Poenget er at tyngdekraften er mye sterkere.