gov-civil-vilareal.ptCik apdzīvojamu planētu var būt vienai zvaigznei? Izrādās, apmēram 6.
>Cik apdzīvojamu planētu jūs varat riņķot ap vienu zvaigzni?
katastrofu mākslinieka veselā saprāta mediji
Mūsu Saules sistēmā tikai viena planēta ir apdzīvojama šī vārda šaurā nozīmē: Zeme. Marss ir pārāk auksts, un gaiss ir pārāk plāns, bet Venērai - tieši otrādi.
Bet… tā ir nejaušība. Ja jūs apmainītu Marsa un Venēras pozīcijas un, iespējams, apmainītu ievērojamu Venēras atmosfēras daļu, to temperatūra mums būtu daudz piemērotāka.*. Tas ir tāpēc, ka abi atrodas mūsu saulē apdzīvojama zona , attāluma diapazons no mūsu zvaigznes, kur uz planētas virsmas varētu būt šķidrs ūdens.
Ideja par apdzīvojamu zonu ir nedaudz šķebinoša, jo šķidra ūdens iegūšana ir atkarīga no veļas saraksta ar citām lietām, ieskaitot atmosfēras esamību, tajā esošo un daudz ko citu. Bet tas ir noderīgs jēdziens, kamēr jūs to neskatāties pārāk cieši†.
Tātad tehniski trīs planētas riņķo ap Sauli tās apdzīvojamajā zonā. Bet cik daudz varētu tu tur iederējies?
Mākslas darbs, kurā redzama TRAPPIST-1 planētu sistēma, septiņas Zemes lieluma planētas, kas riņķo ap vēsu sarkano punduri. Kredīts: NASA/JPL-Caltech
Pie kāda skaitļa jūs sasniegtu robežu. Galīgais kosmosa reģions nozīmē, ka planētas nonāktu pārāk tuvu viena otrai. Viņi mijiedarbotos gravitācijas ceļā, un notiktu debesu svārstības: tie radītu haosu, un dažām planētām vai planētām orbīta būtu izjaukta, tās nokrītot saulē vai pilnībā izmetot no sistēmas.
Arī zvaigznes apdzīvojamā zona ir atkarīga no tā, cik karsta tā ir. Kad jūs veicat matemātiku, jūs redzat, ka vēsajam sarkanajam pundurim ir mazs, šaurs, bet masīvai zilai zvaigznei ir milzīga apdzīvojama zona, kas stiepjas tālu.
Tātad, kad mēs skatāmies uz citām zvaigznēm, vai mums vajadzētu sagaidīt tādas sistēmas kā mūsējās, kurās dzīvošanas zonā ir maz planētu, vai arī tur var būt vairāk pildījumu?
Astronomu komanda to apskatīja , izmantojot programmatūru, kas laika gaitā aprēķina planētu sistēmas smagumu un kustību, lai pārbaudītu stabilitāti. Attiecībā uz noteiktu zvaigžņu masu viņi aprēķināja apdzīvojamās zonas lielumu, pēc tam novietoja vienu Zemes masas planētu uz zonas iekšējās malas, otru pie ārējās malas un pēc tam pievienoja vienmērīgāk izvietotus attālumus starp abām. Katram zvaigžņu veidam viņi veica simulāciju kopā 5, 6 un 7 planētām, ļaujot simulācijai iet 100 miljonus iekšējās planētas orbītu, lai lietām būtu ilgs laiks.
Tas, ko viņi atrada, ir diezgan forši . Zvaigžņu ar ļoti mazu masu gadījumā, piemēram, 0,1 reizes lielāka par Saules masu, neviena sistēma nav stabila. Apdzīvojamā zona ir pārāk šaura, tāpēc planētas vienmēr mijiedarbojās. Tomēr, tiklīdz jūs nokļūsit zvaigznēs ar 0,2 reizes lielāku Saules masu (joprojām ir diezgan zema, tāpēc mēs šeit runājam par sarkanajiem punduriem), zona tika pietiekami paplašināta, katrs Piecu planētu sistēma bija stabila. Arī zvaigznēm, kuru masa ir 0,7 reizes lielāka par Saules masu, sešu planētu sistēmas darbojas diezgan labi.
Mākslas darbs, kurā attēlota zvaigzne ar vairākām planētām, kas riņķo ap to. Kredīts: NASA/JPL-Caltech/R. Kaitējums (IPAC)
Dažiem šauriem zvaigžņu masas diapazoniem arī 7 planētu sistēmas ir stabilas. Jūs domājat, ka masīvāka zvaigzne nozīmē lielāku apdzīvojamo zonu, tāpēc tajā ietilptu vairāk planētu, taču šajā uzgriežņu atslēgā ir pērtiķis: Rezonanses . Ja vienai vai vairākām planētām ir orbitālie periodi, kas ir vienkāršas viena no otras daļiņas, piemēram, 2: 1 vai 5: 4, tās periodiski velk viens otru, pievienojot vai noņemot orbītas enerģiju. Tas ir kā spārdīt kājas īstajā brīdī, šūpojoties, pastiprinot kustību.
Tomēr šajā gadījumā rezonanses var nozīmēt sistēmas nolemtību. Noteiktu izmēru apdzīvojamām zonām un zvaigžņu masām planētas nonāk rezonansē, un orbītas kļūst nestabilas. Tāpēc zemākas masas zvaigzne varētu noturēt vairāk planētu nekā lielāka masa. Mazākajai zvaigznei apdzīvojamā zonā var nebūt rezonansi, turpretim lielākajai zvaigznei.
Ir arī cita problēma, un tā burtiski ir liela: milzu planētas, kas riņķo ārpus apdzīvojamās zonas. Tie ietekmē iekšējās planētas un var radīt vēl vairāk nestabilitātes, apgrūtinot zvaigžņu apdzīvojamo zonu ar Zemes lieluma planētām. Ja zvaigznei trūkst šo milzu planētu, tad viss ir labi, bet, ja tai ir viena vai vairākas - kā to dara mūsējais - kas var nopietni samazināt stabilu planētu apdzīvojamo zonu orbītu skaitu.
Ir arī smalkākas lietas, kurām jāpievērš uzmanība. Zvaigznei novecojot, tā kļūst karstāka, tāpēc tās apdzīvojamā zona virzās uz āru. Planēta, kas riņķo ap zvaigžņu apdzīvojamās zonas iekšējo malu, pēc dažiem miljardiem gadu var kļūt nepatīkami silta.
Viņi arī neskatījās uz zemākas masas planētām (piemēram, Marsu) vai uz eliptiskām orbītām. Nedaudz sasverot orbītas, var novērst arī rezonansi. Skaidrs, ka šeit ir vieta daudzām citām simulācijām.
TRAPPIST-1 planētu sistēma (vidū) var pilnībā ietilpt dzīvsudraba orbītā (apakšā), tomēr trīs planētas atrodas savas vēsās zvaigznes apdzīvojamajā zonā. Salīdzinājumam ir parādīti arī Jupitera četri lielie pavadoņi mērogā (augšpusē). Kredīts: NASA/JPL-Caltech
Tomēr paies laiks, pirms šo prognozi varēs pārbaudīt reālajā Visumā. Konstatējot, ka daudzas planētas ap zvaigzni ir reti (TRAPPIST-1 līdz šim ir viens no dažiem izņēmumiem), un tas kļūst grūtāk masīvākām zvaigznēm, kur planētas atrodas tālāk no zvaigznes; mūsu labākās noteikšanas metodes labi darbojas tuvāk esošām planētām .
Bet ko gan mācīties! Vai mēs atradīsim sistēmas ar 5 planētām to apdzīvojamajā zonā? Un ja jā, tad cik daudzi būs apdzīvojami?
Visums ir diezgan forša vieta un mīl daudzveidību. Ja man derētu derēt, es teiktu, ka šādas sistēmas pastāv. Reti, bet ārā. Cik ilgs laiks būs vajadzīgs, pirms mēs to atradīsim?
* Mums joprojām vajadzētu dot viņiem abiem skābekli un, iespējams, aizstāt CO2 ar slāpekli, bet dodieties šeit.
† Arī ap gāzes milžiem ledus pavadoņos var būt okeāni zem zemes , tāpēc atkal apdzīvojamās zonas koncepcija ir nedaudz ierobežota. Tā drīzāk ir laba vieta, kur sākt, un tikai meklēt šķelšanās vietas Visumā.
