Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Niezwykły układ planetarny z prostopadłymi orbitami planet
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdyby większość ciemnej materii istniała nie w postaci w formie cząstek, a mikroskopijnych czarnych dziur, to mogłyby one wpływać na orbitę Marsa tak, że bylibyśmy w stanie wykryć to za pomocą współczesnej technologii. Zatem zmiany orbity Czerwonej Planety mogłyby posłużyć do szukania ciemnej materii, uważają naukowcy z MIT, Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. A wszystko zaczęło się od odrodzenia hipotezy z lat 70. XX wieku i pytania o to, co stałoby się z człowiekiem, przez którego przeszłaby miniaturowa czarna dziura.
Pomysł, że większość ciemnej materii, której wciąż nie potrafimy znaleźć, istnieje w postaci miniaturowych czarnych dziur, narodził się w latach 70. Wysunięto wówczas hipotezę, że u zarania wszechświata z zapadających się chmur gazu powstały niewielkie czarne dziury, które w miarę ochładzania się i rozszerzania wszechświata, rozproszyły się po nim. Takie czarne dziury mogą mieć wielkość pojedynczego atomu i masę największych znanych asteroid. W ostatnich latach hipoteza ta zaczęła zdobywać popularność w kręgach naukowych.
Niedawno jeden z autorów badań, Tung Tran, został przez kogoś zapytany, co by się stało, gdyby taka pierwotna czarna dziura przeszła przez człowieka. Tran chwycił za coś do pisania i wyliczył, że gdyby tego typu czarna dziura minęła przeciętnego człowieka w odległości 1 metra, to osoba taka zostałaby w ciągu 1 sekundy odrzucona o 6 metrów. Badacz wyliczył też, że prawdopodobieństwo, by taki obiekt znalazł się w pobliżu kogokolwiek na Ziemi jest niezwykle małe.
Jednak Tung postanowił sprawdzić, co by się stało, gdyby miniaturowa czarna dziura przeleciała w pobliżu Ziemi i spowodowała niewielkie zmiany orbity Księżyca. Do pomocy w obliczeniach zaprzągł kolegów. Wyniki, które otrzymaliśmy, były niejasne. W Układzie Słonecznym mamy do czynienia z tak dynamicznym układem, że inne siły mogłyby zapobiec takim zmianom, mówi uczony.
Badacze, chcąc uzyskać jaśniejszy obraz, stworzyli uproszczoną symulację Układu Słonecznego składającego się z wszystkich planet i największych księżyców. Najdoskonalsze symulacje Układu biorą pod uwagę ponad milion obiektów, z których każdy wywiera jakiś wpływ na inne. Jednak nawet nasza uproszczona symulacja dostarczyła takich danych, które zachęciły nas do bliższego przyjrzenia się problemowi, wyjaśnia Benjamin Lehmann z MIT.
Na podstawie szacunków dotyczących rozkładu ciemnej materii we wszechświecie i masy miniaturowych czarnych dziur naukowcy obliczyli, że taka wędrująca we wszechświecie czarna dziura może raz na 10 lat trafić do wewnętrznych regionów Układu Słonecznego. Wykorzystując dostępne symulacje rozkładu i prędkości przemieszczania się ciemnej materii w Drodze Mlecznej, uczeni symulowali przeloty tego typu czarnych dziur z prędkością około 241 km/s. Szybko odkryli, że o ile efekty przelotu takiej dziury w pobliżu Ziemi czy Księżyca byłyby trudne do obserwowania, gdyż ciężko byłoby stwierdzić, że widoczne zmiany wywołała czarna dziura, to w przypadku Marsa obraz jest już znacznie jaśniejszy.
Z symulacji wynika bowiem, że jeśli pierwotna czarna dziura przeleciałaby w odległości kilkuset milionów kilometrów od Marsa, po kilku latach orbita Czerwonej Planety zmieniłaby się o około metr. To wystarczy, by zmianę taką wykryły instrumenty, za pomocą których badamy Marsa.
Zdaniem badaczy, jeśli w ciągu najbliższych dziesięcioleci zaobserwujemy taką zmianę, powinniśmy przede wszystkim sprawdzić, czy nie została ona spowodowana przez coś innego. Czy to nie była na przykład nudna asteroida, a nie ekscytująca czarna dziura. Na szczęście obecnie jesteśmy w stanie z wieloletnim wyprzedzeniem śledzić tak wielkie asteroidy, obliczać ich trajektorie i porównywać je z tym, co wynika z symulacji dotyczących pierwotnych czarnych dziur, przypomina profesor David Kaiser z MIT.
A profesor Matt Caplan, który nie był zaangażowany w badania, dodaje, że skoro mamy już obliczenia i symulacje, to pozostaje najtrudniejsza część – znalezienie i zidentyfikowanie prawdziwego sygnału, który potwierdzi te rozważania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowo odkryta planeta wielkości Neptuna ma gęstość większą od stali. Masa TOI-1853b jest niemal dwukrotnie większa niż planet jej rozmiarów. To zaś oznacza, że musi składać się ze znacznie większego odsetka skał, niż można by się spodziewać. Dlatego naukowcy z Włoch i Wielkiej Brytanii uważają, że planeta powstała w wyniku zderzenia innych planet.
Jak czytamy na łamach Nature, zderzenie odrzuciło lżejszy materiał, jak woda i atmosfera, pozostawiając planetę złożoną w olbrzymiej mierze ze skał. W naszym Układzie Słonecznym mamy dowody na potężne kolizje między planetami. Dowodem takim jest istnienie Księżyca. Dysponujemy też dowodami na zderzenia pomiędzy mniejszymi egzoplanetami. Wiemy, że egzoplanety są niezwykle zróżnicowane. Wiele z nich nie ma odpowiedników w Układzie Słonecznym, ale często te skaliste ciała niebieskie mają podobną masę i skład do naszych lodowych olbrzymów, Neptuna i Urana, mówi doktor Phil Carter z University of Bristol.
Naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe, które miały pokazać, w jaki sposób mogła powstać planeta taka jak TOI-1853b. Stwierdzili, że planety, które dały jej początek, prawdopodobnie były bogate w wodę. Musiały zderzyć się z prędkością większą niż 75 km/s, by powstała planeta o takich parametrach jak TOI-1853b, dodaje Carter.
Odkrycie potwierdza rolę zderzeń w powstawaniu planet. Zdobyta dzięki niemu wiedza pozwala łączyć to, co wiemy o ewolucji Układu Słonecznego z ewolucją innych systemów planetarnych. To niezwykle zaskakująca planeta. Zwykle planety zawierające tak dużo skał powinny tworzyć gazowe olbrzymy, jak Jowisz, którego gęstość jest podobna do gęstości wody. Tymczasem TOI-1853b ma rozmiary Neptuna, ale jest gęstsza niż stal. Wykazaliśmy, że taka planeta może powstać, jeśli doszło do wysokoenergetycznych zderzeń innych planet, podsumowuje Jingyao Dou z Bristolu.
Teraz badacze chcą jeszcze dokładniej przyjrzeć się TOI-1853b, spróbować dokładnie określić jej skład i poszukać ewentualnych resztek atmosfery.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dwóch naukowców z Japonii, Patryk Sofia Lykawka i Takashi Ito, zaprezentowali wyliczenia, które mogą wskazywać, że w Pasie Kuipera znajduje się planeta wielkości Ziemi. Dziewiąta Planeta, zwana też Planetą X, jest od wielu lat przedmiotem poszukiwań. Przynajmniej od czasu, gdy w 2016 roku dwóch profesorów z Caltechu (California Institute of Technology), zaprezentowali pracę, z której wynikało, że orbity 13 odległych obiektów z Pasa Kupiera ma nietypowe podobne orbity, a można je wyjaśnić obecnością planety.
Od czasu opublikowania pracy uczonych z Caltechu odkryto kolejne obiekty, których orbity pasowałyby do hipotezy o obecności nieznanej planety, rozpoczęto jej poszukiwania w średniowiecznych tekstach, pojawiła się też hipoteza, że w Układzie Słonecznym krąży pierwotna czarna dziura, a nie nieznana planeta.
Patryk Sofia Lykawka z Uniwersytetu Kindai oraz Takashi Ito z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii i Uniwersytetu Technologii w Chiba opublikowali w The Astronomical Journal pracę, w której opisują właściwości obiektów z Pasa Kuipera, które wskazują na obecność planety.
Wykorzystaliśmy symulację komputerową problemu wielu ciał, by zbadać wpływ hipotetycznej planety w Pasie Kuipera na strukturę orbit obiektów transneptunowych znajdujących się w odległości większej niż 50 jednostek astronomicznych. Do stworzenia naszego modelu wykorzystaliśmy dane obserwacyjne, w tym dobrej jakości dane z Outer Solar System Origins Survey. Stwierdziliśmy, że obecność podobnej do Ziemi planety (o masie od 1,5 do 3 mas Ziemi), znajdującej się na odległej (półoś wielka ok. 250–500 j.a., peryhelium ok. 200 j.a.) orbicie o nachyleniu orbity wynoszącym ok. 30 stopni może wyjaśnić trzy podstawowe właściwości odległych obiektów z Pasa Kuipera: znaczącej populacji obiektów transneptunowych o orbitach poza wpływem grawitacyjnym Neptuna, znaczącą populację obiektów o wysokim nachyleniu orbity (> 45 stopni) oraz istnienie obiektów o wyjątkowo nietypowych orbitach (np. Sedna). Ponadto obecność proponowanej planety jest zgodna ze zidentyfikowanymi długoterminowo stabilnymi obiektami transneptunowymi, pozostającymi w rezonansie 2:1, 5:2, 3:1, 4:1, 5:1 i 6:1 z Neptunem. Ta populacja stabilnych obiektów jest często pomijana w innych badaniach, czytamy w artykule.
Pas Kuipera znajduje się za orbitą Neptuna, w odległości 30–50 jednostek astronomicznych od Ziemi. Zawiera on wiele małych obiektów. To właśnie w nim znajduje się Pluton. Mianem obiektów transneptunowych określa się okrążające Słońce planetoidy znajdujące się poza orbitą Neptuna.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba zaobserwował szczegóły zawierających krzemiany chmur w atmosferze odległej planety. W jej atmosferze bez przerwy dochodzi do mieszania, wznoszenia i opadania materiału w 22-godzinym cyklu. Wynikiem tego są tak olbrzymie zmiany jasności, że wspomniana planeta jest najbardziej zmiennym znanym nam obiektem o masie planetarnej.
Naukowcy, na czele których stoi Brittany Miles z University of Arizona, zauważyli też wyjątkowo wyraźne sygnały świadczące o obecności wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie w atmosferze dwutlenku węgla. Tym samym Teleskop Webba wykrył największą liczbę molekuł zauważonych jednorazowo w atmosferze egzoplanety.
Wspomniana egzoplaneta, VHS 1256 b, znajduje się w odległości 40 lat świetlnych od Ziemi o okrąża 2 gwiazdy. Okres jej obiegu wynosi ponad 10 000 lat. VHS 1256 b znajduje się około 4-krotnie dalej od swoich gwiazd, niż Pluton od Słońca. To czyni ją idealnym celem dla obserwacji za pomocą Webba. Dobiegające z niej światło nie miesza się ze światłem z jej gwiazd macierzystych, mówi Miles. Uczona dodaje, że w górnych partiach temperatura jej atmosfery sięga 830 stopni Celsjusza.
Webb zauważył też dwa rodzaje ziaren krzemianów w chmurach. Mniejsze mogą być wielkości cząstek dymu, większe zaś są jak bardzo gorące miniaturowe ziarenka piasku. VHS 1256 b ma bardzo słabą grawitację, dlatego też chmury występują bardzo wysoko w jej atmosferze, co pozwala na ich obserwację. Drugą przyczyną tak gwałtownych zjawisk w atmosferze jest młody wiek planety. Naukowcy szacują, że uformowała się ona zaledwie 150 milionów lat temu i przez najbliższy miliard lat będzie się schładzała i zmieniała.
Wiele z cech, które zaobserwowano na VHS 1256 b zauważono wcześniej na innych planetach. Jednak w ich przypadku wymagało to wielu obserwacji za pomocą różnych teleskopów. Tutaj zaś Teleskop Webba dostarczył wszystkich informacji jednocześnie. A to nie wszystko. Naukowcy uważają, że przez najbliższe miesiące i lata, analizując dane dostarczone przez Webba, będą zdobywali kolejne informacje. Mamy tutaj olbrzymią ilość danych uzyskanych w niedługim czasie. Czujemy olbrzymi potencjał i mamy nadzieję na wiele odkryć w danych, zebranych w ciągu zaledwie kilku godzin obserwacji, cieszy się Beth Biller z Uniwersytetu w Edynburgu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astrofizyk Stephen Kane z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside przeprowadził symulacje komputerowe, w których uzupełnił dwie rzucające się w oczy luki w Układzie Słonecznym. Pierwsza z nich to brak super-Ziemi, druga zaś to jej lokalizacja. Z symulacji wynika, że ich uzupełnienie zakończyło by historię życia na Ziemi.
Największą planetą skalistą Układu Słonecznego jest Ziemia. Najmniejszym gazowym olbrzymem jest zaś Neptun o 4-krotnie większej średnicy i 17-krotnie większej masie. Nie ma żadnej planety o pośrednich cechach. W innych układach znajduje się wiele planet o wielkości i masie pomiędzy Ziemią a Neptunem. Nazywamy je super-Ziemiami, wyjaśnia Kane. Druga z luk to odległość od Słońca. Merkury położony jest o 0,4 jednostki astronomicznej (j.a.) od naszej gwiazdy, Wenus dzieli od niej 0,7 j.a., Ziemię – 1 j.a., a Marsa – 1,5 j.a. Kolejna planeta, Jowisz, znajduje się już 5,2 j.a. od Słońca. Kane w swoich symulacjach postanowił wypełnić tę lukę. Symulował więc istnienie tam planety o różnej masie i sprawdzał, jak jej obecność wpływała na inne planety.
Wyniki symulacji – w ramach których Kane badał skutki obecności planety o masie 1-10 mas Ziemi na orbicie odległej od Słońca o 2-4 j.a. – opublikowane na łamach Planetary Science Journal, były katastrofalne dla Układu Słonecznego. Taka fikcyjna planeta wpłynęłaby na orbitę Jowisza, co zdestabilizowałby cały układ Słoneczny. Jowisz, największa z planet, ma masę 318-krotnie większa od Ziemi. Jego grawitacja wywiera więc duży wpływ na otoczenie. Jeśli super-Ziemia lub inny masywny obiekt zaburzyłby orbitę Jowisza, doszłoby do znacznych zmian w całym naszym otoczeniu. W zależności od masy i dokładnej lokalizacji super-Ziemi jej obecność – poprzez wpływ na Jowisza – mogłaby doprowadzić do wyrzucenia z Układu Słonecznego Merkurego, Wenus i Ziemi. Podobny los mógłby spotkać Urana i Neptuna. Jeśli zaś super-Ziemia miałaby znacznie mniejszą masę niż ta prowadząca do katastrofy i znajdowałaby się dokładnie po środku pomiędzy Marsem a Jowiszem, układ taki mógłby być stabilny. Jednak każde odchylenie w jedną lub drugą stronę skończyłoby się katastrofą.
Badania Kane'a to nie tylko ciekawostka. Pokazują, jak delikatna jest równowaga w Układzie Słonecznym. Ma też znaczenie dla poszukiwania układów planetarnych zdolnych do podtrzymania życia. Mimo że podobne do Jowisza, odległe od swoich gwiazd, gazowe olbrzymy znajdowane są w zaledwie 10% układów, to ich obecność może decydować o stabilności orbit planet skalistych.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.