gov-civil-vilareal.ptΠόσους κατοικήσιμους πλανήτες μπορεί να έχει ένα αστέρι; Αποδεικνύεται, περίπου 6.
>Πόσους κατοικήσιμους πλανήτες μπορείτε να έχετε σε τροχιά γύρω από ένα μόνο αστέρι;
Στο ηλιακό μας σύστημα, μόνο ένας πλανήτης είναι πραγματικά κατοικήσιμος με τη στενή έννοια της λέξης: Γη. Ο Άρης είναι πολύ κρύος με πολύ λεπτό αέρα και η Αφροδίτη ακριβώς το αντίθετο.
Αλλά… αυτό είναι τυχαίο. Αν αλλάζατε τις θέσεις του Άρη και της Αφροδίτης και ίσως αλλάζατε ένα σημαντικό μέρος της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης, οι θερμοκρασίες τους θα ήταν πολύ πιο κατάλληλες για εμάς*. Αυτό συμβαίνει γιατί και τα δύο βρίσκονται στον Sunλιο μας κατοικήσιμη ζώνη , το εύρος της απόστασης από το άστρο μας όπου θα μπορούσε να υπάρχει υγρό νερό στην επιφάνεια ενός πλανήτη.
Η ιδέα μιας κατοικήσιμης ζώνης είναι κάπως ασταθής, γιατί το να έχεις υγρό νερό εξαρτάται από μια λίστα πλυντηρίων άλλων πραγμάτων, συμπεριλαμβανομένης της ύπαρξης ατμόσφαιρας, του τι υπάρχει και άλλα. Αλλά είναι μια χρήσιμη έννοια αρκεί να μην το κοιτάξετε πολύ προσεκτικά†.
Τεχνικά λοιπόν, τρεις πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον Sunλιο στην κατοικήσιμη ζώνη του. Αλλά πόσες θα μπορούσε ταιριάζεις εκεί;
Έργα τέχνης που δείχνουν το πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, επτά πλανήτες μεγέθους Γης που περιστρέφονται γύρω από έναν δροσερό κόκκινο νάνο. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Σε κάποιο αριθμό είχατε φτάσει ένα όριο. Η πεπερασμένη περιοχή του διαστήματος σημαίνει ότι οι πλανήτες θα έρθουν πολύ κοντά μεταξύ τους. Θα αλληλεπιδρούσαν με βαρύτητα και θα ακολουθούσαν ουράνιες αποστολές: Θα δημιουργούσαν χάος και κάποιοι πλανήτες ή πλανήτες θα είχαν αναστατωθεί η τροχιά τους, θα τους έριχναν στον Sunλιο ή θα τους έδιωχναν εντελώς από το σύστημα.
Επίσης, η κατοικήσιμη ζώνη ενός αστέρα εξαρτάται από το πόσο ζεστό είναι. Όταν κάνετε τα μαθηματικά, διαπιστώνετε ότι ένας δροσερός κόκκινος νάνος έχει έναν μικρό, στενό, ενώ ένα τεράστιο μπλε αστέρι έχει μια τεράστια κατοικήσιμη ζώνη που εκτείνεται σε μεγάλη απόσταση.
Όταν κοιτάμε λοιπόν σε άλλα αστέρια, θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε συστήματα όπως το δικό μας, με λίγους πλανήτες στη κατοικήσιμη ζώνη, ή μπορεί να υπάρχουν περισσότερα γεμιστά εκεί;
Μια ομάδα αστρονόμων έριξε μια ματιά σε αυτό , χρησιμοποιώντας λογισμικό που υπολογίζει τη βαρύτητα και την κίνηση ενός συστήματος πλανητών με την πάροδο του χρόνου για να ελέγξει τη σταθερότητα. Για μια δεδομένη αστρική μάζα, υπολόγισαν το μέγεθος της κατοικήσιμης ζώνης, έπειτα τοποθέτησαν έναν πλανήτη μάζας Γης στην εσωτερική άκρη της ζώνης, έναν άλλον στο εξωτερικό άκρο και στη συνέχεια πρόσθεσαν πιο ομοιόμορφα απόσταση μεταξύ των δύο. Για κάθε είδος αστεριού έτρεξαν την προσομοίωση για συνολικά 5, 6 και 7 πλανήτες, αφήνοντας την προσομοίωση να πάει σε 100 εκατομμύρια τροχιές του εσωτερικού πλανήτη για να δώσει στα πράγματα ένα μεγάλο χρονικό διάστημα για να παίξουν.
Αυτό που βρήκαν είναι πολύ ωραίο . Για αστέρια πολύ χαμηλής μάζας, ας πούμε 0,1 φορές τη μάζα του Sunλιου, κανένα σύστημα δεν είναι σταθερό. Η κατοικήσιμη ζώνη είναι πολύ στενή, έτσι οι πλανήτες αλληλεπιδρούσαν πάντα. Ωστόσο, μόλις φτάσετε στα αστέρια με 0,2 φορές τη μάζα του Sunλιου (ακόμα αρκετά χαμηλή, οπότε μιλάμε για κόκκινους νάνους εδώ) η ζώνη διευρύνθηκε αρκετά κάθε Το σύστημα 5 πλανητών ήταν σταθερό. Για τα αστέρια με 0,7 περίπου φορές τη μάζα του Sunλιου, τα συστήματα των 6 πλανητών κάνουν επίσης πολύ καλά.
Έργα τέχνης που απεικονίζουν ένα αστέρι με πολλούς πλανήτες που περιστρέφονται γύρω του. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
Για ορισμένα στενά εύρη αστεριών, τα συστήματα 7 πλανητών καταλήγουν επίσης να είναι σταθερά. Θα νομίζατε ότι ένα πιο τεράστιο αστέρι σημαίνει μια μεγαλύτερη κατοικήσιμη ζώνη, οπότε περισσότεροι πλανήτες θα χωρούσαν, αλλά υπάρχει ένας πίθηκος σε αυτό το κλειδί: Αντηχήσεις . Εάν ένας ή περισσότεροι πλανήτες έχουν περιόδους τροχιάς που είναι απλά κλάσματα ο ένας του άλλου, όπως 2: 1 ή 5: 4, τραβιούνται περιοδικά μεταξύ τους, προσθέτοντας ή αφαιρώντας τροχιακή ενέργεια. Είναι σαν να κλωτσάς τα πόδια σου τη σωστή στιγμή σε μια κούνια, ενισχύοντας την κίνησή σου.
Σε αυτήν την περίπτωση όμως, οι συντονισμοί μπορούν να σημάνουν καταστροφή για ένα σύστημα. Για κατοικήσιμες ζώνες και αστρικές μάζες ορισμένου μεγέθους, οι πλανήτες βρίσκονται σε απήχηση και οι τροχιές γίνονται ασταθείς. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα αστέρι χαμηλότερης μάζας μπορεί να κρατήσει περισσότερους πλανήτες από έναν μεγαλύτερο μάζα. Mightσως να μην υπάρχουν αντηχήσεις στη κατοικήσιμη ζώνη για το μικρότερο αστέρι, ενώ για το μεγαλύτερο.
Υπάρχει επίσης ένα άλλο πρόβλημα, και είναι κυριολεκτικά ένα μεγάλο: Γίγαντες πλανήτες που περιφέρονται σε τροχιά εκτός της κατοικήσιμης ζώνης. Επηρεάζουν τους εσωτερικούς πλανήτες και μπορούν να δημιουργήσουν ακόμη περισσότερες αστάθειες, καθιστώντας δυσκολότερο να γεμίσει τη κατοικήσιμη ζώνη ενός αστεριού με πλανήτες μεγέθους Γης. Εάν ένα αστέρι δεν έχει αυτούς τους γιγάντιους πλανήτες, τότε όλα είναι καλά, αλλά αν έχει έναν ή περισσότερους - όπως κάνει η δική μας - που μπορεί να μειώσει σοβαρά τον αριθμό των σταθερών τροχιών των πλανητικών κατοικήσιμων ζωνών.
Υπάρχουν και πιο λεπτά πράγματα που πρέπει να προσέξετε. Καθώς ένα αστέρι μεγαλώνει γίνεται πιο ζεστό, έτσι η κατοικήσιμη ζώνη του κινείται προς τα έξω. Ένας πλανήτης που περιφέρεται στο εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης ενός αστεριού μπορεί να βρεθεί να ζεσταίνεται άβολα μετά από μερικά δισεκατομμύρια χρόνια.
Επίσης, δεν κοίταξαν πλανήτες χαμηλότερης μάζας (όπως, ας πούμε, τον Άρη) ή πλανήτες σε ελλειπτικές τροχιές. Η κλίση των τροχιών μπορεί να αποτρέψει επίσης τους συντονισμούς να κάνουν ένα χάος. Σαφώς, υπάρχει χώρος εδώ για να εκτελέσετε πολλές περισσότερες προσομοιώσεις σε αυτό.
Το πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1 (μεσαίο) μπορεί να χωρέσει εντελώς μέσα στην τροχιά του Ερμή (κάτω), ωστόσο τρεις πλανήτες βρίσκονται στη κατοικήσιμη ζώνη του ψυχρού αστέρα τους. Τα τέσσερα μεγάλα φεγγάρια του Δία εμφανίζονται επίσης σε κλίμακα (πάνω) για σύγκριση. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
γιατί ο παράνομος βασιλιάς βαθμολογείται με r
Θα περάσει λίγος χρόνος μέχρι να μπορέσει να ελεγχθεί αυτή η πρόβλεψη στο πραγματικό Σύμπαν. Η διαπίστωση ότι πολλοί πλανήτες γύρω από ένα αστέρι είναι σπάνιο (το TRAPPIST-1 είναι μία από τις λίγες εξαιρέσεις μέχρι τώρα) και γίνεται δυσκολότερο για πιο ογκώδη αστέρια, όπου οι πλανήτες βρίσκονται πιο μακριά από το αστέρι. οι καλύτερες μέθοδοι ανίχνευσης λειτουργούν καλά για πιο κοντινούς πλανήτες .
Αλλά τι να μάθεις! Θα βρούμε συστήματα με 5 πλανήτες στη κατοικήσιμη ζώνη τους; Και αν ναι, πόσοι θα είναι πραγματικά κατοικήσιμοι;
Το Σύμπαν είναι ένα αρκετά δροσερό μέρος και λατρεύει τη διαφορετικότητα. Αν έπρεπε να ποντάρω, θα έλεγα ότι υπάρχουν τέτοια συστήματα. Σπάνιο, αλλά εκεί έξω. Πόσο καιρό θα περάσει για να βρούμε ένα;
* Θα πρέπει ακόμα να τους δώσουμε οξυγόνο και πιθανότατα να αντικαταστήσουμε το CO2 με άζωτο, αλλά πηγαίνετε μαζί μου εδώ.
† Επίσης, είναι πιθανό να υπάρχουν υπόγειοι ωκεανοί σε παγωμένα φεγγάρια γύρω από γίγαντες αερίου , έτσι και πάλι η έννοια της κατοικήσιμης ζώνης είναι λίγο περιορισμένη. Είναι περισσότερο ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε από το να ψάχνετε για χώρους καθαρισμού στο Σύμπαν.
