gov-civil-vilareal.ptHvor mange beboelige planeter kan en stjerne ha? Det viser seg, omtrent 6.
>Hvor mange beboelige planeter kan du ha i bane rundt en enkelt stjerne?
I vårt solsystem er bare en planet faktisk beboelig i en trang forstand av ordet: Jorden. Mars er for kald med luft for tynn, og Venus akkurat det motsatte.
Men ... det er tilfelle. Hvis du byttet posisjoner til Mars og Venus, og kanskje byttet en betydelig brøkdel av Venus 'atmosfære, ville temperaturen deres være mye mer egnet for oss*. Det er fordi begge er i solene våre beboelig sone , avstandsområdet fra stjernen vår der flytende vann kan eksistere på en planets overflate.
Ideen om en beboelig sone er litt sprø, for å ha flytende vann er avhengig av en vaskeriliste med andre ting, inkludert eksistensen av en atmosfære, hva som er i den og mer. Men det er et nyttig konsept så lenge du ikke ser på det for nøye†.
Så teknisk sett kretser tre planeter rundt solen i sin beboelige sone. Men hvor mange kunne passer du inn der?
hvordan få babyen din tilbake
Kunstverk som viser planetsystemet TRAPPIST-1, syv planeter i størrelse som går i bane rundt en kul rød dverg. Kreditt: NASA/JPL-Caltech
På et visst antall hadde du nådd en grense. Den endelige romområdet betyr at planeter ville komme for nær hverandre. De ville samhandle gravitasjonelt, og himmelske hijinks ville oppstå: De ville skape kaos, og noen planeter eller planeter ville få sin bane rotet, slippe dem inn i solen eller kaste dem ut av systemet helt.
Dessuten er en stjernes beboelige sone avhengig av hvor varmt det er. Når du gjør regnestykket, finner du ut at en kul rød dverg har en liten, smal, mens en massiv blå stjerne har en stor beboelig sone som strekker seg langt.
Så når vi ser til andre stjerner, bør vi forvente å se systemer som våre, med få planeter i beboelig sone, eller kan det være mer proppet der inne?
Et team av astronomer så på dette , ved hjelp av programvare som beregner tyngdekraften og bevegelsen til et planetsystem over tid for å sjekke om det er stabilitet. For en gitt stjernemasse beregnet de størrelsen på den beboelige sonen, deretter plasserte de en jordmasseplanet på innsiden av sonen, en annen på ytterkanten, og la deretter til et mer jevnt mellomrom mellom de to. For hver slags stjerne kjørte de simuleringen for totalt 5, 6 og 7 planeter, og lot simuleringen gå for 100 millioner baner på den indre planeten for å gi ting lang tid å spille.
Det de fant er ganske kult . For stjerner med svært lav masse, si 0,1 ganger solens masse, intet system er stabilt. Den beboelige sonen er for smal, så planetene samhandlet alltid. Men når du kommer opp til stjerner med 0,2 ganger solens masse (fortsatt ganske lav, så vi snakker røde dverger her) utvidet sonen seg til at hver 5-planet-systemet var stabilt. For stjerner med 0,7 ganger solens masse klarer 6-planet-systemer seg ganske bra også.
Kunstverk som viser en stjerne med flere planeter som kretser rundt den. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
For noen smale masseområder av stjerner ender også 7-planet-systemer med å være stabile. Du skulle tro at en mer massiv stjerne betyr en større beboelig sone, så flere planeter ville passe inn, men det er en ape i nøkkelen: Resonanser . Hvis en eller flere planeter har orbitale perioder som er enkle brøkdeler av hverandre, som 2: 1 eller 5: 4, trekker de med jevne mellomrom ved å legge til eller fjerne orbitalenergi. Det er som å sparke beina til rett tid på en sving, forsterke bevegelsen.
engel nummer 555
I dette tilfellet kan resonanser imidlertid skrive undergang for et system. For bestemte størrelser beboelige soner og stjernemasser befinner planetene seg i en resonans, og banene blir ustabile. Det er derfor en stjerne med lavere masse kan være i stand til å holde på flere planeter enn en høyere masse. Det er kanskje ingen resonanser i beboelig sone for den mindre stjernen, mens det er for den større stjernen.
Det er også et annet problem, og det er bokstavelig talt et stort: Gigantiske planeter som kretser utenfor beboelig sone. De påvirker indre planeter, og kan skape enda flere ustabilitet, noe som gjør det vanskeligere å pakke en stjernes beboelige sone med planeter i jordstørrelse. Hvis en stjerne mangler de gigantiske planetene, er det bra, men hvis den har en eller flere - som vår gjør - som alvorlig kan redusere antallet stabile planetariske beboelige soner.
Det er også mer subtile ting å se etter. Når en stjerne eldes, blir den varmere, så beboelige sonen beveger seg utover. En planet som kretser på innsiden av en stjernes beboelige sone kan bli ubehagelig varm etter noen milliarder år.
De så heller ikke på lavere masseplaneter (som for eksempel Mars) eller planeter på elliptiske baner. Å vippe banene litt kan forhindre at resonanser lager rot i ting også. Det er klart det er rom her for å kjøre mange flere simuleringer på dette.
TRAPPIST-1 planetariske system (midten) kan passe helt inne i Merkurius bane (bunn), men tre planeter er i den kule stjernens beboelige sone. Jupiters fire store måner er også vist å skalere (øverst) for sammenligning. Kreditt: NASA/JPL-Caltech
Det vil imidlertid ta en stund før denne spådommen kan sjekkes i det virkelige universet. Det er sjeldent å finne ut at mange planeter rundt en stjerne (TRAPPIST-1 er et av få unntak så langt), og det blir vanskeligere for mer massive stjerner, hvor planetene er lenger unna stjernen; våre beste deteksjonsmetoder fungerer godt for planeter som er nærmere .
Men hva en ting å lære! Vil vi finne systemer med 5 planeter i sin beboelige sone? Og i så fall, hvor mange vil faktisk være beboelige?
Universet er et ganske kult sted, og elsker mangfold. Hvis jeg måtte satse, ville jeg si at slike systemer eksisterer. Sjelden, men der ute. Hvor lang tid vil det ta før vi finner en?
dårlig løytnant: anløpshavn new orleans
* Vi trenger fortsatt å gi dem begge oksygen og sannsynligvis erstatte CO2 med nitrogen, men følg med her.
† Også, det er mulig å ha hav under overflaten i isete måner rundt gassgiganter , så igjen er det beboelige sonekonseptet litt begrenset. Det er mer et godt sted å begynne enn alt for å lete etter klementplasser i universet.
