Astronomija

Ali lahko dobimo sestavine plina s plinskih planetov?

Ali lahko dobimo sestavine plina s plinskih planetov?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ali je mogoče iz plinastih planetov (Saturn, Jupiter, Uran ali Neptun) dobiti nekaj plinov, kot je vodik?


Da. Zagotovo je izvedljivo dobiti vzorec od Jupitra ali Saturna, ki učinkovito pridobiva plin s planeta, vendar to ni enostavno.

Masivni planeti kot stranski produkt njihove velike mase ustvarjajo velike gravitacijske vodnjake, ki potrebujejo veliko goriva, da leti dovolj blizu, da vzamejo vzorec in se z njim vrnejo tja, kjer je potrebno. Za vrnitev iz Jupitra z nekaj kilogrami plina bi potrebovali morda tono običajnega goriva, kar ni dobra donosnost naložbe.

Zbiranje vodika iz Jupitra bi bilo drago, skoraj zagotovo ne bi bilo vredno stroškov. Veliko lažje bi bilo pridobiti vodik v vesolju iz zamrznjenega vodnega ledu, zamrznjenega metana ali zamrznjenega amoniaka, kjer je vodika veliko. To lahko dobimo v ledenih kometih, na krani pa je na luni celo nekaj vodnega ledu, ki ima precej manjši gravitacijski vodnjak. Tudi na Marsovih ledenih kapah in znotraj Cerere verjamejo, da je voda vredna približno celega oceana, morda več vode v Ceresi kot na Zemlji.

To je veliko vodika, ki bi ga bilo veliko lažje nabrati kot vodik iz Jupitra. In čeprav bi ga bilo treba ločiti od kisika, bi kemično ločevanje zahtevalo velikokrat manj energije kot zbiranje vodika iz gravitacijske vrtine plinskega planeta. Prav tako bi imeli prednost, če ne bi samo nabirali vodika, ampak tudi kisik.

Iz Jupitra ali Saturna ni nemogoče pridobiti vodika, težko si je predstavljati, da je vredno truda.


Potencialne atmosferske sestave glede na temperaturno območje?

Ustvarjam planetarni sistem klasifikacije za znanstvenofantastično vesolje. Trenutno del tega temeljim na teoretični klasifikaciji plinskih velikanov Sudarskega (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sudarsky%27s_gas_giant_classification), ki plinske velikane razvršča glede na sestavo oblakov, ki bi jo verjetno našli v dano temperaturno območje. Nameravam razširiti to klasifikacijo na zemeljske planete.

Sudarsky jih razvršča na naslednji način:

Razred I: manj kot 150 K, oblaki amoniaka

Razred II: Pod 250 K, vodni oblaki

Razred III: med 350 K in 800 K, brez oblakov

Razred IV: nad 900 K, oblaki alkalijskih kovin

Razred V: nad 1400 K, silikatni oblaki.

  1. katere so druge spojine, ki lahko ustvarijo oblake v teh temperaturnih območjih?
  2. kakšne so verjetne sestave za same atmosfere pri teh temperaturnih območjih?

Uredi: za pojasnitev je to posebej za kopenske planete z ozračji (& lt4 zemeljske mase) in ne za plinske orjake ali plinske palčke, za katere vem, da so večinoma vodik / helij v katerem koli temperaturnem območju.


Sestava plinskega orjaka Exoplanet, ki ga ne določa njegova gostiteljska zvezda

Presenetljiva analiza sestave plinskih velikanskih eksoplanetov in njihovih gostiteljskih zvezd kaže, da med elementi, ki so težji od vodika in helija, ni močne korelacije, kaže novo delo Carnegiejeve Johanne Teske in objavljeno v Astronomski vestnik.

Ta ugotovitev ima pomembne posledice za naše razumevanje procesa nastajanja planetov.

V mladosti so zvezde obkrožene z vrtljivim diskom plina in prahu, iz katerega se rodijo planeti. Astronomi se že dolgo sprašujejo, koliko ličila zvezde določajo surovino, iz katere so zgrajeni planeti - vprašanje, ki ga je lažje preiskati zdaj, ko vemo, da galaksija preplavlja eksoplanete.

"Razumevanje razmerja med kemično sestavo zvezde in njenimi planeti bi lahko pomagalo osvetliti proces nastajanja planetov," je pojasnil Teske.

Na primer, prejšnje raziskave so pokazale, da se pojavljanje planetov plinskih velikanov poveča okoli zvezd z večjo koncentracijo težkih elementov, tistih elementov, ki niso vodik in helij. To naj bi zagotovilo dokaze za eno od primarnih konkurenčnih teorij o tem, kako nastajajo planeti, ki predlaga, da se planeti plinskih velikanov gradijo od počasnega kopičenja diskovnega materiala, dokler ne nastane jedro, približno 10-krat večje od Zemljine mase. Na tej točki se trdna otroška planetarna notranjost lahko obda s helijem in plinom vodika ter rodi zrel velikanski planet.

"Prejšnje delo je preučevalo razmerje med prisotnostjo planetov in količino železa v gostiteljski zvezdi, vendar smo to želeli razširiti, da vključimo vsebnost težkih elementov v samih planetih, in pogledati več kot le železo," je pojasnil soavtor Daniel Thorngren, ki je večino dela zaključil kot podiplomski študent na UC Santa Cruz in je zdaj na Université de Montréal.

Teske, Thorngren in njihovi kolegi - Jonathan Fortney iz UC Santa Cruz, Natalie Hinkel z raziskovalnega inštituta Southwest in John Brewer z državne univerze v San Franciscu - so primerjali vsebnost težkih elementov v razsutem stanju na 24 hladnih, plinskih velikanskih planetih z obiljem "elementi, ki tvorijo planete", ogljik, kisik, magnezij, silicij, železo in nikelj v svojih 19 gostiteljskih zvezdah. (Nekatere zvezde gostijo več planetov.)

Presenečeni so ugotovili, da ni povezave med količino težkih elementov na teh orjaških planetih in količino teh elementov, ki tvorijo planete v njihovih gostiteljskih zvezdah. Kako lahko torej astronomi razložijo ustaljeni trend, da so zvezde, bogate s težkimi elementi, bolj verjetne za gostovanje planetov plinskih velikanov?

"Razkritje te razlike bi lahko razkrilo nove podrobnosti o procesu nastajanja planetov," je pojasnil Fortney. "Na primer, kateri drugi dejavniki prispevajo k sestavi otroškega planeta, ko se oblikuje? Morda je njegova lokacija na disku in kako daleč je od sosedov. Za odgovore na ta ključna vprašanja je potrebno več dela."

En namig lahko izhaja iz skupnih rezultatov avtorjev, ki združujejo težke elemente v skupine, ki odražajo njihove značilnosti. Avtorji so videli okvirno povezavo med težkimi elementi planeta in relativno obilico ogljika in kisika v gostiteljski zvezdi, ki jih imenujemo hlapljivi elementi, v primerjavi z ostalimi elementi, vključenimi v to študijo, ki spadajo v skupino, imenovano ognjevzdržni elementi. Ti izrazi se nanašajo na nizko vrelišče elementov - hlapnost - ali njihova visoka tališča - v primeru ognjevzdržnih elementov. Hlapni elementi lahko predstavljajo ledeno bogato planetarno sestavo, ognjevzdržni elementi pa lahko pomenijo kamnito sestavo.

Teske je dejal: "Vesel sem, da bom še naprej raziskal ta okvirni rezultat in upam, da bomo dodali več informacij našemu razumevanju odnosov med zvezdnimi in planetarnimi kompozicijami iz prihajajočih misij, kot je NASA-in vesoljski teleskop James Webb, ki bo lahko meril elemente na eksoplanetu. ozračja. "

To delo so podprli NASA Hubble Fellowship in NASA XRP grant.

V tej raziskavi je bil uporabljen NASA-in arhiv Exoplanet, ki ga upravlja Kalifornijski inštitut za tehnologijo po pogodbi z NASA v okviru programa Exoplanet Exploration Program. Pri tem delu smo uporabili bazo podatkov VALD, ki deluje na Univerzi v Uppsali, Inštitutu za astronomijo RAS v Moskvi in ​​Univerzi na Dunaju. Raziskava, ki je prikazana tukaj, potrjuje uporabo zbirke podatkov Hypatia Catalogue Database, spletne zbirke podatkov o številčnosti zvezd, kot je opisano v Hinkel et al. (2014), ki sta ga podprla NASA-ina mreža za usklajevanje raziskav Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) in Vanderbiltova pobuda v podatkovno intenzivni astrofiziki (VIDA).


Sestava plinskega orjaka ni določena s strani gostiteljske zvezde

Presenetljiva analiza sestave plinskih velikanskih eksoplanetov in njihovih gostiteljskih zvezd kaže, da med elementi, ki so težji od vodika in helija, ni močne korelacije, kaže novo delo Carnegiejeve Johanne Teske in objavljeno v Astronomski vestnik. Ta ugotovitev ima pomembne posledice za naše razumevanje procesa nastajanja planetov.

V mladosti so zvezde obkrožene z vrtljivim diskom plina in prahu, iz katerega se rodijo planeti. Astronomi se že dolgo sprašujejo, koliko ličila zvezde določajo surovino, iz katere so zgrajeni planeti - vprašanje, ki ga je lažje preiskati zdaj, ko vemo, da galaksija preplavlja eksoplanete.

"Razumevanje razmerja med kemično sestavo zvezde in njenimi planeti bi lahko pomagalo osvetliti proces nastajanja planetov," je pojasnil Teske.

Na primer, prejšnje raziskave so pokazale, da se pojavljanje planetov plinskih velikanov poveča okoli zvezd z večjo koncentracijo težkih elementov, tistih elementov, ki niso vodik in helij. To naj bi zagotovilo dokaze za eno od primarnih konkurenčnih teorij o tem, kako nastajajo planeti, ki predlaga, da se planeti plinskih velikanov gradijo od počasnega kopičenja diskovnega materiala, dokler ne nastane jedro, približno 10-krat večje od Zemljine mase. Na tej točki se trdna otroška planetarna notranjost lahko obda s helijem in plinom vodika ter rodi zrel velikanski planet.

"Prejšnje delo je preučevalo razmerje med prisotnostjo planetov in količino železa v gostiteljski zvezdi, vendar smo to želeli razširiti, da vključimo vsebnost težkih elementov v samih planetih, in pogledati več kot le železo," je pojasnil soavtor Daniel Thorngren, ki je večino dela zaključil kot podiplomski študent na UC Santa Cruz in je zdaj na Universit & eacute de Montr & eacuteal.

Teske, Thorngren in njihovi kolegi - Jonathan Fortney iz UC Santa Cruz, Natalie Hinkel z raziskovalnega inštituta Southwest in John Brewer z državne univerze v San Franciscu - so primerjali vsebnost težkih elementov v razsutem stanju na 24 hladnih, plinskih velikanskih planetih z obiljem "elementi, ki tvorijo planete", ogljik, kisik, magnezij, silicij, železo in nikelj v svojih 19 gostiteljskih zvezdah. (Nekatere zvezde gostijo več planetov.)

Presenečeni so ugotovili, da ni povezave med količino težkih elementov na teh orjaških planetih in količino teh elementov, ki tvorijo planete v njihovih gostiteljskih zvezdah. Kako lahko torej astronomi razložijo ustaljeni trend, da so zvezde, bogate s težkimi elementi, bolj verjetne za gostovanje planetov plinskih velikanov?

"Razkritje te razlike bi lahko razkrilo nove podrobnosti o procesu nastajanja planetov," je pojasnil Fortney. "Na primer, kateri drugi dejavniki prispevajo k sestavi otroškega planeta, ko se oblikuje? Morda je njegova lokacija na disku in kako daleč je od sosedov. Za odgovore na ta ključna vprašanja je potrebno več dela."

En namig lahko izhaja iz skupnih rezultatov avtorjev, ki združujejo težke elemente v skupine, ki odražajo njihove značilnosti. Avtorji so videli okvirno povezavo med težkimi elementi planeta in relativno obilico ogljika in kisika v gostiteljski zvezdi, ki jih imenujemo hlapljivi elementi, v primerjavi z ostalimi elementi, vključenimi v to študijo, ki spadajo v skupino, imenovano ognjevzdržni elementi. Ti izrazi se nanašajo na nizko vrelišče elementov - hlapnost - ali njihova visoka tališča - v primeru ognjevzdržnih elementov. Hlapni elementi lahko predstavljajo ledeno bogato planetarno sestavo, ognjevzdržni elementi pa lahko pomenijo kamnito sestavo.

Teske je dejal: "Vesel sem, da bom še naprej raziskal ta okvirni rezultat in upam, da bomo dodali več informacij našemu razumevanju odnosov med zvezdnimi in planetarnimi kompozicijami iz prihajajočih misij, kot je NASA-in vesoljski teleskop James Webb, ki bo lahko meril elemente na eksoplanetu. ozračja. "


Ključ za odgovor na domačo nalogo: Domača naloga 5

Potrebna formula je: vesc = (2GM / R) 0,5
kjer je G = 6,67 x 10 -11 N m 2 / kg 2, M je masa planeta in R polmer planeta

za Mars: M = 6,39 x 10 23 kg in R = 3,397 x 10 6 m. Tako
vesc (Mars) = (2 x 6,67 x 10 -11 x 6,39 x 10 23 / 3,397 x 10 6) 0,5
vesc (Mars) = 5009 m / s = 5,00 km / s

za Venero M = 4,90 x 10 24 kg in R = 6,052 x 10 6 m. Tako
vesc (Venera) = (2 x 6,67 x 10 -11 x 4,90 x 10 24 / 6,052 x 10 6) 0,5
vesc (Venera) = 10.400 m / s = 10.4 km / s

2. Izračunaj povprečno hitrost, vave (v enotah km / s) molekule kisika (O2) v zemeljski atmosferi ob predpostavki, da je T = 22 C (= 295 K). So molekule kisika vezane na Zemljo?

    Potrebna formula je: vave = (3kT / m) 0,5
    kjer je k = 1,38 x 10 -16 gm cm 2 sek -2 ° -1), T = temperatura in m = masa molekule ali atoma plina. Upoštevajte, da je masa atoma vodika 1,67 x 10 -24 gm. Uporabiti moramo masne enote gm (ker to konstanta k uporablja in temperatura v stopinjah K. Naš odgovor bo v enotah cm / sek (še enkrat, ker so to enote, vdelane v konstanto k):

Za molekulo kisika je masa dveh atomov O in vsak atom ima 16-krat maso atoma H:

vave = [3 x 1,38 x 10 -16 x 295) / (32 x 1,67 x 10 -24)] 0,5

vave = 47.800 cm / sek = 0.48 km / sek

Jasno je, da od 6 x vave = 2,86 km / s je veliko manj kot vesc (Zemlja) = 11,2 km / s, atomi kisika ne morejo uhajati z Zemlje.

3. V zgornjih ozračjih kopenskih planetov se temperatura z višino povečuje. Ali lahko atomi vodika, ki dosežejo v zemeljski atmosferi takšno višino, da je T = 600 K, pobegnejo s splošnim pravilom (zgoraj)? Kaj pa atomi devterija (težki vodik z dvakratno maso kot običajni vodik)? Kaj pa atomi helija? Kateri od teh treh materialov - vodik, devterij, helij - bo najhitreje ušel? Zakaj se vrh zemeljske atmosfere imenuje "eksosfera".

    vave (H) = [3 x 1,38 x 10 -16 x 600) / (1 x 1,67 x 10 -24)] 0,5
    vave (H) = 385.700 cm / s = 3,86 km / s
    6 x vave (H) = 23,2 km / s & gt vesc (Zemlja) = 11,2, tako da & quot ;, & quot; ti H-atomi lahko uidejo.

vave (D) = [3 x 1,38 x 10 -16 x 600) / (2 x 1,67 x 10 -24)] 0,5
vave (D) = 272.700 cm / sek = 2,73 km / sek
6 x vave (D) = 16,4 km / s & gt vesc (Zemlja) = 11,2, tako da & quot ;, & quot; ti atomi D lahko uidejo.

vave (He) = [3 x 1,38 x 10 -16 x 600) / (4 x 1,67 x 10 -24)] 0,5
vave (He) = 192.800 cm / sek = 1.93 km / sek
6 x vave (He) = 11,6 km / s & gt vesc (Zemlja) = 11,2, tako da & quot ;, & quot; ti He-atomi lahko uidejo, a le komaj.

H bo najhitreje pobegnil, D naslednji najhitreje, on pa bo počasnejši.

Vrh zemeljske atmosfere je "eksosfera", ker lahko le iz te plasti ozračja hitro premikajoč se atom ali molekula izstopi ali uide. Spodaj, kjer je zrak gostejši, bo molekula, ki se hitro premika, trčila v drugo molekulo in tako preprečila pobeg.

4. Ali lahko atomi dušika pobegnejo z Marsa?
[Odgovor]

Trije zemeljski planeti imajo mase od 10% do 100% Zemlje, velikosti od 50% do 100% Zemlje, podobne sestave - kamnine in železo in prejemajo primerljive količine toplote (Venera dobi približno 50% več sončne svetlobe kot Zemlja, saj je le 0,7 AU, medtem ko Mars dobi nekaj manj kot polovico Zemlje.

Ogromni planeti imajo mase od 15 (1500%) do 318-krat večje od Zemljine, velikosti od 3,9 do 11,2 od Zemljine, sestave, ki so pretežno plini H in He, in količine sončne svetlobe, ki se gibljejo od 0,037 (3,7%) do 0,0011 (0,1%) Zemlje.


Sestava plinskega orjaka ni določena s strani gostiteljske zvezde

Umetnikovo pojmovanje mlade zvezde, obdane s prvinskim vrtljivim diskom plina in prahu, iz katerega lahko nastanejo planeti. Zasluge: Robin Dienel, z dovoljenjem Carnegie Institution for Science

Presenetljiva analiza sestave plinskih velikanskih eksoplanetov in njihovih gostiteljskih zvezd kaže, da med elementi, ki so težji od vodika in helija, ni močne korelacije, kaže novo delo Carnegiejeve Johanne Teske in objavljeno v Astronomski vestnik. Ta ugotovitev ima pomembne posledice za naše razumevanje procesa nastajanja planetov.

V mladosti so zvezde obkrožene z vrtljivim diskom plina in prahu, iz katerega se rodijo planeti. Astronomi se že dolgo sprašujejo, koliko zvezdna ličila določajo surovino, iz katere so zgrajeni planeti - vprašanje, ki ga je lažje preiskati zdaj, ko vemo, da galaksija preplavlja eksoplanete.

"Razumevanje razmerja med kemično sestavo zvezde in njenimi planeti bi lahko pomagalo osvetliti proces nastajanja planetov," je pojasnil Teske.

Na primer, prejšnje raziskave so pokazale, da se pojavljanje planetov plinskih velikanov poveča okoli zvezd z večjo koncentracijo težkih elementov, tistih elementov, ki niso vodik in helij. To naj bi zagotovilo dokaze za eno od primarnih konkurenčnih teorij o tem, kako nastajajo planeti, ki predlaga, da se planeti plinskih velikanov gradijo od počasnega kopičenja diskovnega materiala, dokler ne nastane jedro, približno 10-krat večje od Zemljine mase. Na tej točki se trdna otroška planetarna notranjost lahko obda s helijem in plinom vodika ter rodi zrel velikanski planet.

"Prejšnje delo je preučevalo razmerje med prisotnostjo planetov in količino železa v gostiteljski zvezdi, vendar smo to želeli razširiti, da vključimo vsebnost težkih elementov v samih planetih, in pogledati več kot le železo," je pojasnil soavtor Daniel Thorngren, ki je večino dela zaključil kot podiplomski študent na UC Santa Cruz in je zdaj na Université de Montréal.

Umetnikova zasnova Kepler-432b. Zasluge: MarioProtIV, Wikimedia Commons.

Teske, Thorngren in njihovi kolegi - Jonathan Fortney iz UC Santa Cruz, Natalie Hinkel z raziskovalnega inštituta Southwest in John Brewer z državne univerze v San Franciscu - so primerjali množično vsebnost težkih elementov v 24 hladnih, plinskih velikanskih planetih z obiljem "planeta". -oblikovalni elementi "ogljik, kisik, magnezij, silicij, železo in nikelj v svojih 19 gostiteljskih zvezdah. (Nekatere zvezde gostijo več planetov.)

Presenečeni so ugotovili, da ni povezave med količino težkih elementov na teh orjaških planetih in količino teh elementov, ki tvorijo planete v njihovih gostiteljskih zvezdah. Kako lahko torej astronomi razložijo ustaljeni trend, da so zvezde, bogate s težkimi elementi, bolj verjetne za gostovanje planetov plinskih velikanov?

"Razkritje te razlike bi lahko razkrilo nove podrobnosti o procesu nastajanja planetov," je pojasnil Fortney. "Na primer, kateri drugi dejavniki prispevajo k sestavi otroškega planeta, ko se oblikuje? Morda je njegova lokacija na disku in kako daleč je od sosedov. Za odgovore na ta ključna vprašanja je potrebno več dela."

En namig lahko izhaja iz skupnih rezultatov avtorjev, ki združujejo težke elemente v skupine, ki odražajo njihove značilnosti. Avtorji so videli okvirno povezavo med težkimi elementi planeta in relativno obilico ogljika in kisika v gostiteljski zvezdi, ki jih imenujemo hlapljivi elementi, v primerjavi z ostalimi elementi, vključenimi v to študijo, ki spadajo v skupino, imenovano ognjevzdržni elementi. Ti izrazi se nanašajo na nizka vrelišča elementov - hlapnost - ali njihova visoka tališča - v primeru ognjevzdržnih elementov. Hlapni elementi lahko predstavljajo ledeno bogato planetarno sestavo, ognjevzdržni elementi pa lahko pomenijo kamnito sestavo.

Teske je dejal: "Vesel sem, da bom še naprej raziskal ta okvirni rezultat in upam, da bomo dodali več informacij našemu razumevanju odnosov med zvezdnimi in planetarnimi kompozicijami iz prihajajočih misij, kot je NASA-in vesoljski teleskop James Webb, ki bo lahko meril elemente na eksoplanetu. ozračja. "


Astronomi najdejo nov način iskanja planetov v Alpha Centauri

Na razdalji 4,37 svetlobnih let od Zemlje je Alpha Centauri najbližji naš zvezdni sistem. Že več generacij so znanstveniki in špekulativni misleci razmišljali, ali bi lahko imel planetarni sistem, kakršen je naše Sonce, in ali tam morda obstaja tudi življenje. Na žalost so nedavna prizadevanja za iskanje zunaj sončnih planetov v tem zvezdnem sistemu propadla, kasneje pa se je izkazalo, da so morebitni zaznavi rezultat artefaktov v podatkih.

Kot odgovor na ta neuspešna prizadevanja se razvija več ambicioznih projektov za iskanje eksoplanetov okoli alfe Kentavra. Sem spadajo vesoljski teleskopi z neposrednim slikanjem, kot sta Project Blue in medzvezdna misija, znana kot Breakthrough Starshot. Toda v skladu z novo študijo, ki so jo vodili raziskovalci z univerze Yale, je mogoče z obstoječimi podatki določiti verjetnost planetov v tem sistemu (in celo kakšne vrste).

Študija, ki je podrobno objavila njihove ugotovitve, se je nedavno pojavila v Astronomski vestnik pod naslovom & # 8220 Zaznavnost planeta v sistemu Alpha Centauri & # 8220. Študijo so vodili Lily Zhao, podiplomska študentka z univerze Yale in sodelavka Nacionalne znanstvene fundacije (NSF), soavtorji pa so bili Debora Fischer, John Brewer in Matt Giguere z Yale ter Bárbara Rojas-Ayala z Universidada Andrés Bello v Čilu.

Vtis umetnika o tem, kako bi lahko izgledala površina na planetu, ki kroži okoli sistema Alpha Centauri. Zasluge: Michael S. Helfenbein

Zaradi svoje študije sta Zhao in njena ekipa razmislila, zakaj do zdaj niso uspela prizadevanja za lociranje planetov znotraj najbližjega zvezdnega sistema. To je presenetljivo, če pomislimo, kako statistično gledano ima Alpha Centauri zelo verjetno sistem, če je ta svoj. Kot je v nedavnem sporočilu za javnost Yale News navedel prof. Fischer:

"Vesolje nam je reklo, da so najpogostejši tipi planetov majhni planeti in naša študija kaže, da so ravno ti ti, ki najverjetneje krožijo okoli Alpha Centauri A in B & # 8230 Ker je Alpha Centauri tako blizu, je naša prva ustaviti zunaj našega sončnega sistema. Skoraj zagotovo obstajajo majhni, skalnati planeti okoli Alpha Centauri A in B. "

Poleg tega, da je profesorica astronomije na univerzi Yale, je tudi Debora Fischer ena od voditeljev skupine Yale Exoplanets. Kot strokovnjakinja na svojem področju je Fischer desetletja svojega življenja posvetila raziskovanju eksoplanetov in iskanju zemeljskih analogov zunaj našega Osončja. Z delnim financiranjem NASA in Nacionalne znanstvene fundacije se je ekipa opirala na obstoječe podatke, zbrane z nekaterimi najnovejšimi instrumenti za lov na eksoplanete.

Med njimi je bil CHIRON, spektrograf, nameščen na sistemu za raziskovanje majhnih in zmernih odprtin (SMARTS) v Medameriškem observatoriju Cerro Telolo (CTIO) v Čilu. Ta instrument je izdelala ekipa Fischer & # 8217s, podatke, ki jih je posredovala, pa so združili z visoko natančnim radialnim hitrostnim iskalcem planetov (HARPS) in ultravijoličnim in vizualnim ešelovim spektrografom (UVES) na zelo velikem teleskopu ESO & # 8217s (VLT). .

Umetnikov vtis o površini planeta Proxima b, ki kroži okoli rdeče pritlikave zvezde Proxime Centauri. Dvojna zvezda Alpha Centauri AB je vidna zgoraj desno od same Proxime. Zasluge: ESO

Zhao in njeni kolegi so na podlagi desetletnih podatkov, zbranih s temi instrumenti, vzpostavili mrežni sistem za sistem Alpha Centauri. Namesto da bi iskali znake planetov, ki so obstajali, so s podatki izključili, katere vrste planetov tam ne morejo obstajati. Kot je po elektronski pošti za vesolje danes povedal Zhao:

& # 8220Ta študija je bila posebna s tem, da je uporabila obstoječe podatke sistema Alpha Centauri ne za iskanje planetov, temveč za karakterizacijo, kateri planeti ne bi mogli obstajati. S tem je vrnil več informacij o sistemu kot celoti in zagotavlja smernice za prihodnja opazovanja tega edinstveno karizmatičnega sistema.

Poleg tega je skupina analizirala kemično sestavo zvezd v sistemu Alpha Centauri, da bi izvedela več o vrstah materiala, ki bi bil na voljo za oblikovanje planetov. Na podlagi različnih vrednosti, pridobljenih z opazovalnimi kampanjami, ki so jih izvajali različni teleskopi na treh zvezdah Alpha Centauri & # 8217s (Alpha, Beta in Proxima), so lahko postavili omejitve glede tega, katere vrste planetov bi tam lahko obstajale.

& # 8220 Ugotovili smo, da obstoječi podatki izključujejo planete v bivalnem območju nad 53 zemeljskimi masami za alfa Kentavra A, 8,4 zemeljske mase za alfa Kentavra B in 0,47 zemeljskimi masami za Proksima Kentavra, & # 8221 je dejal Zhao. & # 8220 Kar zadeva kemične sestave, smo ugotovili, da so razmerja ogljika / kisika in magnezija / silicija za alfa centavra A in B precej podobna kot pri soncu. & # 8221

Vtis umetnika o tem, kako je lahko videti površina planeta, ki kroži okoli rdeče pritlikave zvezde. Zasluge: M. Weiss / CfA

Rezultati njihove študije so dejansko izključili možnost kakršnih koli plinskih velikanov velikosti Jupitra v sistemu Alpha Centauri. Za Alpha Centauri A so nadalje ugotovili, da lahko obstajajo planeti z manj kot 50 zemeljskimi masami, medtem ko ima Alpha Centauri B planete, manjše od 8 zemeljskih mas. Za Proxima Centauri, za katerega vemo, da ima vsaj en planet, podoben Zemlji, so ugotovili, da bi jih bilo morda več, kar je manj kot polovica mase Zemlje.

Ta študija poleg tega, da ponuja upanje za lovce na eksoplanete, prinaša nekaj precej zanimivih posledic za bivanje na planetih. V bistvu je prisotnost kamnitih planetov v sistemu spodbudna, vendar brez plinskih velikanov lahko manjka ključna sestavina, ki zagotavlja, da planeti ostajajo vseljivi.

& # 8220 [N] bi lahko le obstajali bivalni planeti z maso Zemlje okoli naših najbližjih zvezdnih sosedov, vendar tudi ni nobenih plinskih velikanov, ki bi lahko ogrozili preživetje teh potencialno bivalnih, skalnatih planetov, & # 8221 Zhao. & # 8220 Poleg tega, če ti planeti obstajajo, bodo verjetno imeli podobno sestavo kot naša Zemlja, glede na podobnost v Alpha Cen A / B in našem ljubljenem Soncu. & # 8221

Trenutno ni nobenega instrumenta, ki bi lahko potrdil obstoj eksoplanetov v alfa centauriju. A kot je poudarila Zhao, so ona in njeni soigralci optimistični, da bodo prihodnje raziskave dovolj občutljive za to:

& # 8220 [T] že v njegovem mesecu je bilo zagnanih več instrumentov naslednje generacije, ki obljubljajo natančnost, potrebno za odkrivanje teh možnih planetov v bližnji prihodnosti, in ta analiza je pokazala, da je vsekakor vredno nadaljevati z iskanjem! & # 8221

Sem spadajo Echelle SPectrograph za kamniti eksoplanet in stabilna spektroskopska opazovanja (ESPRESSO) & # 8211, ki je bil pred kratkim nameščen v observatoriju Paranal & # 8211, in spektrometer Extreme PREcision (EXPRES), zgrajen na univerzi Yale. Ta zadnji instrument trenutno izvaja opazovalni ogled na observatoriju Lowell v Arizoni, pri katerem sodeluje Zhao.

& # 8220Ti instrumenti obljubljajo natančnost do 10-30 cm / s in bi morali biti sposobni zaznati še veliko manjših in bolj oddaljenih planetov & # 8211, kot so bivalni planeti okoli zvezd Centaurja, & # 8221 je dejal Zhao. & # 8220 Vidno polje teh dveh instrumentov se nekoliko razlikuje (ESPRESSO ima južno poloblo, kjer je Alpha Centauri, medtem ko EXPRES pokriva severno poloblo, na primer tam, kjer sta Kepler in številna polja K2). & # 8221

Z novimi instrumenti na voljo in metodami, kakršno sta razvila Zhao in njena ekipa, bo najbližji zvezdni sistem na Zemlji zagotovo postal prava zakladnica astronomov in lovcev na eksplanete v prihodnjih letih. In vse, kar tam najdemo, bo zagotovo postalo tarča neposrednih študij skupin, kot sta Project Blue in Breakthrough Starshot. Če ET prebiva v soseščini, bomo zagotovo slišali za to kmalu!


Šest majhnih planetov, ki krožijo okoli soncu podobne zvezde, preseneti astronome

Umetnikova zasnova novoodkritega planetarnega sistema prikazuje šest planetov okoli Soncu podobne zvezde Kepler-11. Zasluge: NASA / Tim Pyle.

(PhysOrg.com) - Izjemen planetarni sistem, ki ga je odkrila NASA-ina misija Kepler, ima šest planetov okoli Soncu podobne zvezde, vključno s petimi majhnimi planeti v tesno nabitih orbitah. Astronomi z Kalifornijske univerze v Santa Cruzu in njihovi soavtorji so analizirali orbitalno dinamiko sistema, določili velikosti in mase planetov ter ugotovili njihovo verjetno sestavo - vse na podlagi Keplerjevih meritev spreminjajoče se svetlosti gostitelja zvezda (imenovana Kepler-11), ko so planeti šli pred njo.

"Ne samo, da je to neverjeten planetarni sistem, ampak tudi potrjuje močno novo metodo za merjenje mase planetov," je povedal Daniel Fabrycky, podoktorski sodelavec Hubble-a na UC Santa Cruz, ki je vodil analizo orbitalne dinamike. Fabrycky in Jack Lissauer, znanstvenik z NASA-jevega raziskovalnega centra Ames v Mountain Viewu, sta glavna avtorja članka o Kepler-11, objavljenega v izdaji 3. februarja Narava.

Pet notranjih planetov v sistemu Kepler-11 je od 2,3 do 13,5-krat večje od mase Zemlje. Njihova orbitalna obdobja so krajša od 50 dni, zato krožijo znotraj območja, ki bi ustrezalo orbiti Merkurja v našem sončnem sistemu. Šesti planet je večji in dlje, z orbitalnim obdobjem 118 dni in nedoločeno maso.

"Od šestih planetov so najbolj masivni potencialno podobni Neptunu in Uranu, toda trije planeti z najnižjo maso niso podobni vsem, kar imamo v našem sončnem sistemu," je povedal Jonathan Fortney, docent za astronomijo in astrofiziko na UCSC, ki je vodil delo o razumevanju strukture in sestave planetov, skupaj s podiplomskima študentoma UCSC Ericom Lopezom in Neilom Millerjem.

Vesoljski teleskop Kepler zazna planete, ki "prehajajo" ali prehajajo pred gostiteljsko zvezdo, kar povzroči občasne padce svetlosti zvezde, merjene z občutljivim fotometrom teleskopa. Količina zmanjšanja svetlosti znanstvenikom pove, kako velik je planet glede na njegov polmer. Čas med tranzitami jim pove svoje orbitalno obdobje. Da bi določil maso planetov, je Fabrycky analiziral rahle spremembe v orbitalnih obdobjih, ki jih povzročajo gravitacijske interakcije med planeti.

"Čas tranzitov ni povsem občasen in to je podpis planetov, ki gravitacijsko delujejo," je dejal. "Z razvojem modela orbitalne dinamike smo obdelali mase planetov in preverili, da je sistem lahko stabilen v dolgih milijonih letih."

Pred tem so zaznavam prehodnih planetov sledili opazovanja močnih zemeljskih teleskopov, da bi planet potrdili in določili njegovo maso z uporabo Dopplerjeve spektroskopije, ki meri "nihanje" v gibanju zvezde, ki ga povzroči gravitacijsko vlečenje planeta . S Kepler-11 pa so planeti premajhni in zvezda (2000 svetlobnih let stran) je preslaba, da bi lahko delovala Dopplerjeva spektroskopija. Verjetno je tako tudi pri mnogih planetih, ki jih je zaznala misija Kepler, katerih glavni cilj je najti majhne planete v velikosti Zemlje v bivalnih območjih njihovih zvezd.

"Z misijo Kepler bomo morali veliko uporabljati orbitalno dinamiko za merjenje mas planetov, zato pričakujemo, da bomo opravili veliko teh analiz," je dejal Fabrycky.

Kepler in drugi teleskopi so opazili več kot 100 tranzitnih planetov, vendar jih je velika večina plinskim velikanom, podobnim Jupiterju, in skoraj vsi so v sistemih z enim planetom. Sistem Kepler-11 je izjemen s številom planetov, majhnimi velikostmi in tesno zaprtimi orbitami. Before this, astronomers had determined both size and mass for only three exoplanets smaller than Neptune. Now, a single planetary system has added five more. The sixth planet in Kepler-11 is separated enough from the others that the orbital perturbation method can't be used to determine its mass, Fabrycky said.

As is the case in our solar system, all of the Kepler-11 planets orbit in more or less the same plane. This finding reinforces the idea that planets form in flattened disks of gas and dust spinning around a star, and the disk pattern is conserved after the planets have formed, Fabrycky said. "The coplanar orbits in our solar system inspired this theory in the first place, and now we have another good example. But that and the Sun-like star are the only parts of Kepler-11 that are like the solar system," he said.

The densities of the planets (derived from mass and radius) provide clues to their compositions. All six planets have densities lower than Earth's. "It looks like the inner two could be mostly water, with possibly a thin skin of hydrogen-helium gas on top, like mini-Neptunes," Fortney said. "The ones farther out have densities less than water, which seems to indicate significant hydrogen-helium atmospheres."

That's surprising, because a small, hot planet should have a hard time holding onto a lightweight atmosphere. "These planets are pretty hot because of their close orbits, and the hotter it is the more gravity you need to keep the atmosphere," Fortney said. "My students and I are still working on this, but our thoughts are that all these planets probably started with more massive hydrogen-helium atmospheres, and we see the remnants of those atmospheres on the ones farther out. The ones closer in have probably lost most of it."

One reason a six-planet system is so exciting is that it allows scientists to make these kinds of comparisons among planets within the same system. "That's really powerful, because we can work out what's happened to this system as a whole," Fortney said. "Comparative planetary science is how we've come to understand our solar system, so this is much better than just finding more solitary hot Jupiters around other stars."

For example, the presence of small planets with hydrogen-helium atmospheres suggests that this system formed relatively quickly, he said. Studies indicate that stellar disks lose their hydrogen and helium gas within about 5 million years. "So it tells us how quickly planets can form," Fortney said.

The inner planets are so close together that it seems unlikely they formed where they are now, he added. "At least some must have formed farther out and migrated inward. If a planet is embedded in a disk of gas, the drag on it leads to the planet spiralling inward over time. So formation and migration had to happen early on."


A Rosetta stone for planet formation

This image shows the disc around the young star AB Aurigae in polarized near-infrared light as seen with the European Very Large Telescope’s SPHERE instrument. Measurements of the molecular components of the disk at millimeter wavelengths reveal several unexpected properties including a warmer temperature, more dust, and a deficiency of sulfur. Credit: ESO/Boccaletti et al.

Planets are formed from the disk of gas and dust around a star, but the mechanisms for doing so are imperfectly understood. Gas is the key driver in the dynamical evolution of planets, for example, because it is the dominant component of the disk (by mass). The timescale over which the gas dissipates sets the timescale for planet formation, yet its distribution in disks is just starting to be carefully measured. Similarly, the chemical composition of the gas determines the composition of the future planets and their atmospheres, but even after decades of studying protoplanetary disks, their chemical compositions are poorly constrained even the gas-to-dust ratios are largely unknown.

The detailed characterizations of individual sources provide insights into the physical and chemical nature of protoplanetary disks. The star AB Aurigae is a widely studied system hosting a young transitional disk, a disk with gaps suggestive of clearing by newly forming planets. Located 536 light-years (plus-or-minus 1%) from the Sun, it is close enough to be an excellent candidate in which to study the spatial distribution of gas and dust in detail. CfA astronomer Romane Le Gal was a member of a team that used the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) to observe the AB Aur gas disk at high spatial resolution in the emission lines of CO, H2CO, HCN, and SO combined with archival results, their dataset includes a total of seventeen different spectral features. The scientists, for the first time in a transition disk, mapped the gas density and the gas-to-dust ratio, finding that it was less than expected—half of the interstellar medium value or even in some places as much as four times smaller.

Different molecules were seen tracing different regions of the disk, for instance the envelope or the surface. The team measured the average disk temperature to be about 39K, warmer than estimated in other disks. Not least, their chemical analysis determined the relative abundances of the chemicals and found (depending on some assumptions) that sulfur is strongly depleted compared to the solar system value. The new paper's primary conclusion, that the planet-forming disk around this massive young star is significantly different from expectations, highlights the importance of making such detailed observations of disks around massive stars.


OUR APPROACH

We are a closely knit group of interdisciplinary leaders focused on the challenge of combining astronomy, geophysics, geochemistry, and planetary science to study the potential for planetary habitability. Only by combining our perspectives and methods can we answer bold questions about the potential for life on other planets.

We have the instrumentation, expertise, and curiosity to produce breakthrough discoveries at the interface between disciplines and spawn a new kind of science. We are ready to train the next generation of interdisciplinary thinkers.


Poglej si posnetek: How to use Valtek Injectors Repair Kit (Januar 2023).