Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Niezwykły układ planetarny z prostopadłymi orbitami planet

Recommended Posts

Vincent Bourrier z Uniwersytetu w Genewie stoi na czele międzynarodowego zespołu naukowego, który zauważył, że nieznany obiekt musiał wpłynąć na orbity dwóch planet pozasłonecznych. Są one bowiem odchylone od równika gwiazdy aż o 90 stopni.

Gwiazdy i ich planety powstają z tego samego obracającego się dysku pyłu i gazu. Dlatego też planety powinny obiegać swoją gwiazdę w płaszczyźnie jej równika. Oczywiście od tej reguły istnieją mniejsze lub większe odstępstwa. W Układzie Słonecznym orbity planet są odchylone od płaszczyzny co najwyżej o kilka stopni. Wyróżnia się tutaj Pluton. Orbita tej planety karłowatej odchylona jest od płaszczyzny równika Słońca o 17 stopni. Jednak to niewiele w porównaniu z tym, o czym właśnie donieśli uczeni ze Szwajcarii, Włoch, Niemiec i Kanady.

W 2019 roku astronomowie zauważyli, że dwa „mini Neptuny” krążące wokół gwiazdy HD 3167 mają orbity odchylone aż o 90 stopni. Wówczas nie byli w stanie zbadać orbity trzeciej, mniejszej planety. Dokonał tego właśnie zespół Bourriera.

Naukowcy wykorzystali dwa instrumenty należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej: spektrograf ESPRESSO stanowiący część Very Large Telescope w Chile oraz teleskop kosmiczny CHEOPS. Dzięki nim stwierdzili, że superZiemia HD3167b jest odchylona od płaszczyzny równika swojej gwiazdy zaledwie o kilka stopni. Obiega ona ją w ciągu 23 godzin. Innymi słowy orbita HD 3167b jest prostopadła względem orbit dwóch większych planet.

To zaś sugeruje, ze orbity dwóch zewnętrznych planet zostały znacząco odchylone przez jakiś nieznany obiekt. Bourrier i jego zespół chcą teraz rozszerzyć swoje poszukiwania w nadziei, że znajdą kolejnego towarzysza HD 3167, odpowiedzialnego za odchylenie orbit obu planet. Tego typu badania mogą nam wiele powiedzieć o historii układów planetarnych oraz o wczesnej ewolucji orbit planet.

Więcej informacji na temat niezwykłego układu planetarnego znajdziemy w artykule The Rossiter–McLaughlin effect revolutions: an ultra-short period planet and a warm mini-Neptune on perpendicular orbits.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Hubble'a sfotografował protoplanetę podobną do Jowisza, która formuje się w wyniku „intensywnego i gwałtownego” procesu. Obserwacje Hubble'a wspierają mniej popularną z hipotez o tworzeniu się planet, tę mówiącą o niestabilności dysku protoplanetarnego.
      Nowo tworząca się planeta krąży wokół gwiazdy, której wiek astronomowie szacują na zaledwie 2 miliony lat. Dla przypomnienia, Układ Słoneczny liczy sobie około 4,6 miliarda lat.
      Wszystkie planety powstają z dysków protoplanetarnych, dysków materiału krążącego wokół gwiazd. Dominująca hipoteza dotycząca formowania się gazowych olbrzymów jak Jowisz mówi, że powstają one w wyniku stopniowego zlepiania się materiału krążącego w dysku protoplanetarnym. Materiał, od miniaturowych ziaren pyłu po wielkie bloki skalne, zderza się i zlepia. Z czasem powstaje jądro, wokół którego gromadzi się gaz z dysku. Zgodnie zaś z alternatywną, mniej popularną, hipotezą, gdy dysk protoplanetarny się ochładza, grawitacja powoduje jego gwałtowne rozpadnięcie się na fragmenty o masie planet.
      Nowo odkryta planeta, AB Aurigae b, jest około 9-kronie bardziej masywna od Jowisza i krąży wokół gwiazdy w odległości dwukrotnie większej niż odległość między Plutonem a Słońcem. Przy tak wielkiej odległości uformowanie się planety ze zderzającego się i zlepiającego materiału musiałoby trwać niezwykle długo. O ile w ogóle by do tego doszło. Dlatego też naukowcy sądzą, AB Aurigae b powstaje w wyniku niestabilności dysku. Mamy więc tutaj do czynienia z potwierdzeniem mniej popularnego modelu tworzenia się planet.
      Powyższe badania zostały wykonane za pomocą dwóch instrumentów znajdujących się na pokładzie Teleskopu Hubble'a, a uzyskane wyniki porównano z danymi z japońskiego Subaru Telescope na Mauna Kea na Hawajach. Zinterpretowanie zjawisk zachodzących w tym układzie jest niezwykle trudne. Dlatego między innymi potrzebowaliśmy Hubble'a. Dobrej jakości zdjęcie pozwala nam lepiej odróżnić światło z dysku i z planety, mówi główny autor badań, Thayne Currie. Uczony dodaje, że przejrzano archiwa zdjęć Hubble'a i znaleziono w nich liczne zdjęcia AB Aurigae b wykonane w różnych długościach fali. Tworzą one spójny obraz, dostarczając silnych dowodów.
      Nowe odkrycie to silny dowód na poparcie hipotezy mówiącej, że niektóre gazowe olbrzymy powstają w wyniku niestabilności dysku. Tak naprawdę to grawitacja jest tym, co się ostatecznie liczy, a pozostałości po formowaniu się gwiazd w ten czy inny sposób – za pośrednictwem grawitacji – łączą się, tworząc planety, mówi Alan Boss z Carnegie Institution of Science w Waszyngtonie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jacques Kluska i jego zespół z Katolickiego Uniwersytetu w Leuven (KU Leuven) znaleźli dowody wskazujące, że stare gwiazdy w układach podwójnych mogą tworzyć planety. Podczas prowadzonych w podczerwieni obserwacji naukowcy zauważyli 10 systemów, w których w dyskach protoplanetarnych prawdopodobnie uformowały się wielkie planety. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będziemy musieli ponownie przemyśleć teorie dotyczące narodzin planet.
      Dyski protoplanetarne do olbrzymie struktury z gazu i pyłu otaczające rodzące się gwiazdy. Dzięki ich obserwacjom wiemy, w jaki sposób powstają planety. Wszystko rozpoczyna się od stopniowego łącznia się materii w dyskach. Z czasem zlepia się jej coraz więcej, powstaje coraz większy obiekt, który dosłownie rzeźbi w dysku. Z czasem rodzi się planeta, a tam, gdzie krąży wokół gwiazdy, widać wyraźnie mniej materiału w dysku protoplanetarnym. Ten brakujący materiał utworzył planetę. Obserwując więc dyski protoplanetarne z takimi wyraźnymi przerwami w materiale, możemy odnajdować tworzące się wokół nich planety. Z obserwacji dysków protoplanetarnych wokół młodych gwiazd wiemy, że emisja w podczerwieni z tych dysków spada w miarę formowania się w nich planet.
      Jednak dyski protoplanetarne istnieją nie tylko wokół młodych gwiazd. Zaobserwowano je też wokół starych układów podwójnych, w skład których wchodzi biały karzeł. To pozostałość gwiazdy, która odrzuciła swoje zewnętrzne warstwy. I to właśnie te warstwy tworzą „dysk protoplanetarny drugiej generacji” wokół takich systemów.
      Kluska i jego zespół obserwowali emisję z 85 starych układów podwójnych w Drodze Mlecznej. Zauważyli, że w przypadku 10 z nich emisja w podczerwieni była niższa niż powinna. To zaś sugeruje, że mogą się tam tworzyć planety. To jednak nie wszystkie wskazówki. Okazało się bowiem, że na powierzchni białych karłów w tych systemach występuje mniejszy odsetek metali trudnotopliwych – m.in. niobu, molibdenu, wolframu, tantalu i renu – niż zwykle. To wskazuje, że metale te mogły wejść w skład tworzącej się planety, zamiast opaść na powierzchnię gwiazdy.
      Belgijscy uczeni chcą teraz wykorzystać teleskopy Europejskiego Obserwatorium Południowego, za pomocą których spróbują dojrzeć ewentualne planety tworzące się w dyskach protoplanetarnych starych układów podwójnych. Jeśli im się to uda, będą mogli badać tworzenie się „planet drugiej generacji”.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomowie potwierdzili, że wokół Proximy Centauri, gwiazdy najbliższej Słońcu, krąży nieznana dotychczas planeta. To trzecia planeta Proximy Centauri. Z dotychczas zdobytych danych wynika, że jej masa to zaledwie 25% masy Ziemi, jest zatem jedną z najlżejszych znanych nam egzoplanet.
      Odkrycie to pokazuje, że najbliższy nam sąsiad może zawierać sporo interesujących światów. Znajdują się w odległości, z której możemy je badać, a w przyszłości eksplorować, mówi główny autor badań, João Faria z Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço w Portugalii.
      Nowa planeta, Proxima d, znajduje się w odległości około 4 milionów kilometrów od swojej gwiazdy. To 10-krotnie bliżej niż odległość pomiędzy Merkurym a Słońcem i niemal 40-krotnie bliżej niż między Słońcem a Ziemią. Mimo tak niewielkiej odległości Proxima d krąży się w ekosferze swojej gwiazdy, czyli takiej odległości, która pozwala na istnienie wody w stanie ciekłym na jej powierzchni. Czas obiegu nowo odkrytej planety wokół Proximy Centauri wynosi zaledwie 5 dni.
      Już wcześniej znaliśmy dwie planety na orbitach wokół Proximy Centauri. Proxima b ma masę porównywalną z masą Ziemi, znajduje się w ekosferze i obiega gwiazdę w ciągu 11 dni. Druga z nich to wciąż niepotwierdzona Proxima c, superziemia lub gazowy olbrzym o okresie orbitalnym wynoszącym aż 5 lat. Znajduje się poza ekosferą.
      Proxima b została odkryta w 2016 roku, a odkrycie ostatecznie potwierdzono w roku 2020. Proximę d zauważono po raz pierwszy roku 2019, a teraz potwierdzono, że obserwowane spadki jasności gwiazdy nie są spowodowane jej zmiennością, a wynikają z obecności planety.
      Proxima d to najlżejsza egzoplaneta odnaleziona metodą analizy prędkości radialnej. Technika ta polega na badaniu chybotania gwiazdy pod wpływem oddziaływania planety. To niezwykle ważne osiągnięcie. Pokazuje bowiem, że technika analizy prędkości kątowej może pomóc w odkryciu nieznanej dotychczas populacji lekkich planet podobnych do Ziemi. Spodziewany się, że to najbardziej rozpowszechniona we wszechświecie klasa planet i potencjalnie może na nich istnieć życie podobne do ziemskiego, stwierdził Pedro Figueira z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile.
      Mimo, że Proxima Centauri znajduje się w odległości „zaledwie” 4 lat świetlnych od Ziemi, to obecnie możemy ją jedynie obserwować. Jednak warto przypomnieć, że w 2017 roku niemieccy naukowcy zaproponowali trwającą 150 lat misję do Alfa Centauri i Proximy b, a kilka miesięcy później pojawiła się informacja, że o wysłaniu pojazdu do Proximy Centauri myśli też NASA. Przed dwoma laty zaś naukowcy obliczyli, kiedy wysłane w latach 70. sondy Pioneer i Voyager dotrą do gwiazd innych niż Słońce.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po trwającej miesiąc podróży Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) trafił właśnie na orbitę wokół punktu Lagrange'a L2. Przez pięć kolejnych miesięcy Webb będzie przygotowywany do pracy, a rozpoczęcie badań naukowych zaplanowano na czerwiec.
      Wcześniej opisywaliśmy budowę teleskopu i jego cele naukowe oraz dlaczego wybrano punkt L2 i dlaczego JWST będzie wokół niego krążył, a nie został umieszczony dokładnie w nim.
      Zwierciadła i instrumenty naukowe Webba jeszcze nie osiągnęły wymaganej stabilnej temperatury pracy. Muszą się jeszcze nieco chłodzić. A schładzać zaczęły się, i to bardzo szybko, gdy tylko teleskop rozwinął osłonę termiczną. Procesu tego nie pozostawiono jednak całkowicie naturze. Jest on ściśle kontrolowany poprzez umieszczenie w strategicznych miejscach teleskopu elektrycznie podgrzewanych pasków. Dzięki nim można było zarówno kontrolować równomierne kurczenie się całej struktury teleskopu, jak i upewnić się, że zabrana w Ziemi wilgoć odparuje i nie zamarznie na elementach optycznych czy czujnikach, co mogłoby negatywnie wpłynąć na prowadzone badania naukowe.
      Teraz, gdy Webb jest już w miejscu swojego przeznaczenia, centrum kontroli wykorzysta Fine Guidance Sensor do nakierowania teleskopu na jedną z jasnych gwiazd i sprawdzenie, czy obserwatorium jest w stanie wybrać taki cel, skupić się na nim i śledzić go w miarę, jak będzie podróżowało po swojej orbicie. Weryfikacja prawidłowej pracy zostanie przeprowadzona głównie za pomocą urządzenia NIRCam. Jednak, jako że zwierciadło główne teleskopu nie jest jeszcze odpowiednio ustawione, otrzymamy do 18 rozmazanych obrazów obserwowanej gwiazdy.
      Po potwierdzeniu, że Webb jest w stanie śledzić wybrany cel rozpocznie się żmudny kilkumiesięcznych proces ustawiania wszystkich 18 segmentów zwierciadła głównego tak, by całość działała jak jedno wielkie lustro. Poszczególne segmenty zwierciadła będą poruszały się z dokładnością liczoną w nanometrach, a cały proces zajmie trzy pełne miesiące.
      W międzyczasie zakończy się proces schładzania Webba i wszystkie urządzenia będą miały najniższą temperaturę możliwą do osiągnięcia w sposób pasywny. Osłona termiczna zapewni teleskopowi stabilną temperaturę pracy poniżej -223,15 stopni Celsjusza. Wówczas włączy się aktywny system chłodzenia, którego zadaniem jest zapewnienie optymalnej temperatury pracy jednemu z czterech instrumentów Webba, MIRI. Mid-Infrared Instrument to niezwykle czuła kamera i spektrograf działające w zakresie średniej podczerwieni (5–28 nm). Urządzenie jest tak czułe, że mogłoby dostrzec z Ziemi świeczkę zapaloną na jednym z księżyców Jowisza. By jednak pokazać pełnię swoich możliwości potrzebuje bardzo niskich temperatur. Dlatego też potrzebny był innowacyjny dwustopniowy system chłodzenia aktywnego, który zapewni MIRI temperaturę pracy wynoszącą -266,16 stopni Celsjusza. Od tej pory Webb będzie zdolny do uzyskania wysokiej jakości obrazów odległych gwiazd czy galaktyk.
      Piąty i szósty miesiąc od startu to czas kalibracji wszystkich czterech instrumentów naukowych i testowania różnych ich trybów pracy na reprezentatywnych celach w kosmosie. Sprawdzona zostanie też zdolność teleskopu do śledzenia „poruszających się” pobliskich obiektów, takich jak asteroidy, komety, planety czy księżyce w Układzie Słonecznym. Wkrótce potem NASA podzieli się wynikami swoich testów i pochwali pełnymi możliwościami teleskopu.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj około godziny 20:00 czasu polskiego kontrola naziemna Teleskopu Webba wyda mu polecenie uruchomienia silników i wprowadzi JWST na orbitę wokół punku libracyjnego L2 (punkt Lagrange'a). Teleskop pozostanie w tym miejscu przez co najmniej 10 lat. Jednak już teraz wszystko wskazuje na to, że misję Webba będzie można wydłużyć.
      Obecnie Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) znajduje się w odległości mniej niż 6000 km od swojej docelowej orbity i porusza się w jej kierunku z prędkością ok. 200 metrów na sekundę. Najwyższa temperatura po jego gorącej stronie wynosi 55 stopni Celsjusza, a najniższa po stronie zimnej to -210 stopni.
      Punkt libracyjny (punkt Lagrange'a) to taki punkt w przestrzeni w układzie dwóch ciał powiązanych grawitacją, w którym trzecie ciało o pomijalnej masie może pozostawać w spoczynku względem obu ciał układu. Tutaj mówimy o układzie Słońce-Ziemia i o Teleskopie Webba, czyli trzecim ciele, tym o pomijalnej masie. W układzie takich trzech ciał występuje pięć punktów libracyjnych, oznaczonych od L1 do L5. Na linii Słońce-Ziemia znajdują się trzy z nich. L3 leży za Słońcem z punktu widzenia Ziemi, L1 znajduje się pomiędzy Słońcem a Ziemią, a L2 to miejsce za Ziemią z punktu widzenia Słońca. Zatem L2 był jedyny możliwym do osiągnięcia punktem, w którym osłona termiczna Webba mogła chronić jego zwierciadła i instrumenty naukowe jednocześnie przed ciepłem emitowanym i przez Słońce i przez Ziemię.
      Teleskop nie zostanie umieszczony w samym punkcie L2, a będzie wokół niego krążył po orbicie, której promień będzie większy od orbity Księżyca. Będzie on wynosił nawet 800 000 kilometrów, a przebycie pełnej orbity zajmie Webbowi pół roku. Dlaczego jednak nie ustawić Webba dokładnie w L2?
      Punkty libracyjne przemieszczają się wraz z ruchem Ziemi wokół Słońca. Webb musiałby za L2 podążać. L2, podobnie jak L1 i L3 są punktami metastabilnymi. Jeśli narysujemy siatkę przedstawiającą gradient zmian grawitacji w tych punktach, będzie ona miała kształt siodła. Tak jakby punkty te znajdowały się na krawędzi łączącej dwa wystające ponad nią górskie szczyty. W kierunku obu szczytów nasze punkty (L1, L2 i L3) są stabilne. Kulka pchnięta w kierunku jednego ze szczytów, wróci do punktu wyjścia. Jednak po bokach naszej krawędzi opadają doliny i w tych kierunkach punkty te są niestabilne.
      Znacznie łatwiejszą i bardziej efektywną alternatywą wobec umieszczenia Webba dokładnie w L2 jest wprowadzenie go na orbitę wokół tego punktu. Ma to i tę zaletę, że orbitujący Webb będzie równomiernie oświetlany przez Słońce, nie doświadczy zaćmienia Słońca przez Ziemię. A to bardzo ważne zarówno dla ładowania paneli słonecznych teleskopu jak i utrzymania równowagi termicznej, niezbędnej do precyzyjnej pracy jego instrumentów. Napęd Webbowi na orbicie L2 będą nadawały same oddziałujące siły grawitacyjne. Natomiast, jako, że L2 jest metastabilny, Webb będzie miał tendencję do opuszczenia jego orbity i zajęcia własnej orbity wokół Słońca. Dlatego też co mniej więcej trzy tygodnie odpali silniki, korygując swój kurs. W punktach L4 i L5 tego problemu nie ma. To punkty stabilne, a nasza siatka ze zmianami grawitacji ma tam kształt miski. Zatem obiekty krążące wokół tych punktów, samodzielnie pozostają na orbitach. Dlatego też znamy asteroidy krążące wokół L4 i L5, ale nie wokół pozostałych punktów libracyjnych.
      Jako że Webb będzie musiał korygować swoją orbitę, czas jego misji jest ograniczony ilością paliwa. Przewidziano, że teleskop będzie pracował przez 10 lat. Już teraz jednak wiemy, że prawdopodobnie uda się ten czas wydłużyć. A to dzięki niezwykle precyzyjnemu wystrzeleniu rakiety Ariane, które wyniosła go w przestrzeń kosmiczna. Ta precyzja spowodowała, że podczas dwóch korekt kursu, jakie Webb wykonał, zużyto mniej paliwa niż planowano. Pozostało go więc na tyle dużo, że prawdopodobnie teleskop pozostanie w L2 znacznie dłużej niż planowano. Musimy bowiem pamiętać, że nie jest planowana żadna misja serwisowa do teleskopu. Więc nie będzie można uzupełnić jego paliwa.
      Umieszczenie pojazdu w punkcie L2 to dość proste zadanie. Pozostaje więc pytanie, po co były zużywające cenne paliwo korekty kursu? Odpowiedź tkwi w samej architekturze Webba. Teleskop musiał dwukrotnie w czasie lotu odpalić silniki, gdyż rakieta Ariane nadała mu na tyle rozpędu, by mógł przebyć odległość dzielącą go od L2, jednak zbyt mało energii, by mógł całkowicie uciec z pola grawitacyjnego Ziemi.
      Co prawda tę dodatkową energię Ariane mogłaby mu nadać podczas startu, jednak istniało wówczas ryzyko, że będzie jej nieco za dużo i Webb będzie poruszał się zbyt szybko, by wejść na orbitę wokół L2. Mógłby ją minąć. Problem ten można by rozwiązać wyhamowując teleskop. Jednak manewr hamowania za pomocą silników Webba zużyłby więcej paliwa, niż na korekty kursu. Jednak nie to było głównym problemem, a fakt, że silniki Webba są umieszczone po jego gorącej stronie, tej zwróconej w kierunku Słońce. Zatem Webb, żeby wyhamować, musiałby wykonać obrót o 180 stopni wokół własnej osi. Wówczas jego optyka i instrumenty naukowe, które wymagają bardzo niskich temperatur, zostałyby wystawione na bezpośrednie oddziaływanie Słońca, doszłoby do ich rozgrzania i... roztopienia kleju, którym są spojone.
      Gdy Webb znajdzie się na swojej orbicie rozpocznie pięciomiesięczny proces testowania i kalibrowania zwierciadeł oraz instrumentów naukowych. Naukowcy etap misji rozpocznie się w czerwcu.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...