Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Skąd planety wielkości Jowisza na niezwykle odległych orbitach wokół gwiazd OB?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Czy można naprawić urządzenie, które znajduje się w odległości ponad 600 milionów kilometrów i uległo mechanicznemu uszkodzeniu? Jak się okazuje, można. Dokonali tego naukowcy odpowiedzialni za misję Juno krążącą na orbicie Jowisza. Naukowcy z Southwest Research Institute właśnie podzielili się szczegółami niezwykłego przedsięwzięcia, jakiego podjęli się w grudniu 2023 roku.
JunoCam to kamera działająca w kolorze i w zakresie światła widzialnego, której głównym celem jest robienie zdjęć przeznaczonych dla opinii publicznej. W ten sposób NASA chce zwiększyć zainteresowanie przeciętnego zjadacza chleba misjami w kosmosie. Dostarczone przez nią obrazy przyczyniły się też do dokonania ważnych odkryć. Jednostka optyczna JunoCam znajduje się poza wzmocnioną tytanem osłoną przed promieniowaniem, która chroni instrumenty naukowe Juno przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym.
Twórcy misji byli przekonani, że JunoCam przetrwa osiem orbit wokół Jowisza, nie wiedzieli jednak, jak będzie sprawowała się dalej. Okazało się, ze przez pierwsze 34 orbity kamera pracowała niemal idealnie. Podczas 47. orbity na zdjęciach zaczęły pojawiać się błędy. Inżynierowie wiedzieli, że prawdopodobną przyczyną uszkodzenia jest promieniowanie, jednak który element uległ uszkodzeniu? Zaczęto szukać odpowiedzi i okazało się, że doszło do uszkodzenia regulatora napięcia. Opcji naprawy zepsutego urządzenia, znajdującego się ponad 600 milionów kilometrów od Ziemi nie było zbyt wiele. Eksperci zdecydowali się na wyżarzanie. To technika obróbki metali, podczas której materiał jest podgrzewany, utrzymywany w wysokiej temperaturze, a następnie powoli studzony. Mimo, że proces ten nie jest do końca przez naukę rozumiany, może on prowadzić do zmniejszenia liczby defektów w materiale.
Wiedzieliśmy, że wyżarzanie może czasem zmienić strukturę takiego materiału jak krzem na poziomie mikroskopowym. Nie wiedzieliśmy, czy to coś pomoże. Nakazaliśmy więc jednemu z podgrzewaczy JunoCam podniesienie temperatury do 25 stopni Celsjusza – to dużo cieplej niż typowa temperatura pracy kamery – i czekaliśmy wstrzymując oddech, mówi Jacob Schaffner z Malin Space Science Systems, który zaprojektował kamerę.
Wkrótce po wyżarzaniu kamera zaczęła dostarczać obrazów dobrej jakości, jednak pojazd coraz bardziej zbliżał się do planety, był narażony na coraz silniejsze promieniowanie. I do 55. orbity błędy były już na wszystkich zdjęciach. Eksperci próbowali różnych metod obróbki obrazu, ale nic nie pomagało. Zostało kilka tygodni do przelotu w pobliżu księżyca Jowisza, Io. Postanowiliśmy postawić wszystko na jedną kartę, maksymalnie rozgrzać podgrzewacz JunoCam i przekonać się, czy więcej wyżarzania coś da, stwierdził Michael Ravine.
Obrazy przesłane w pierwszym tygodniu wyżarzania były nieco lepsze. Później zaś doszło do dramatycznej poprawy jakości obrazu. Do dnia 30 grudnia 2023 roku, kiedy Juno przeleciała zaledwie 1500 kilometrów od powierzchni Io, JunoCam pracowała niemal tak dobrze, jak w dniu wystrzelenia misji.
Do dzisiaj satelita Juno okrążył Jowisza 74 razy. Podczas ostatniej, 74. orbity, znowu pojawiły się błędy na zdjęciach. Inżynierowie mają nadzieję, że kolejne wyżarzanie ponownie poprawi jakość fotografii.
Od czasu pierwszych eksperymentów z naprawą JunoCam zespół odpowiedzialny za misję zastosował różne wersje wyżarzania w różnych instrumentach naukowych i podsystemach inżynieryjnych. Uzyskano świetne wyniki. Juno uczy nas, jak zbudować i utrzymywać pojazd kosmiczny zdolny do tolerowania promieniowania. To ważna lekcja nie tylko dla misji Juno, ale też dla satelitów krążących wokół Ziemi. Sądzę, że zdobyte doświadczenia zostaną zastosowane w przypadku satelitów wojskowych i komercyjnych oraz w innych misjach NASA, główny naukowiec misji Juno z Southwest Research Institute, Scott Bolton.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba najprawdopodobniej odkrył planetę o masie Saturna, krążącą wokół pobliskiej młodej gwiazdy TWA 7. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie to pierwsza egzoplaneta odkryta przez JWST metodą obrazowania bezpośredniego oraz najlżejsza planeta odkryta kiedykolwiek tą techniką. Odkrycia dokonano za pomocą urządzenia MIRI (Mid-Infrared Instrument), które zarejestrowało źródło słabego promieniowania podczerwonego w dysku otaczającym gwiazdę. Źródło znajduje się w odległości około 50 jednostek astronomicznych od TWA 7. Odpowiada to spodziewanej pozycji planety i wyjaśnia kluczowe cechy dysku.
Badacze z Francji, USA, Irlandii i Niemiec wykorzystali koronograf do przesłonięcia blasku gwiazdy, chcąc w ten sposób zauważyć słabiej świecące obiekty w jej pobliżu. Dzięki zaawansowanym algorytmom przetwarzającym obraz zauważyli w pobliżu słabe źródło promieniowania. Naukowcy wykluczyli, że może być to obiekt z Układu Słonecznego znajdujący się w tej samej części nieboskłonu. Istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że źródłem promieniowania jest galaktyka w tle, jednak zdobyte dowody wskazują na planetę.
Zaobserwowany obiekt znajduje się w przerwie jednego z trzech pierścieni pyłu otaczających TWA 7. Jasność obiektu, jego barwa, odległość od gwiazdy i pozycja w pierścieniu są zgodne z teoretycznymi przewidywaniami dotyczącymi młodych chłodnych planet o masie Saturna, które oczyszczają dysk protoplanetarny ze szczątków.
Dotychczasowe analizy wskazują, mamy do czynienia z młodą planetą, której masa wynosi 0,3 masy Jowisza, czyli jest 100-krotnie większa od Ziemi i odpowiada masie Saturna. Jej temperatura to 47 stopni Celsjusza.
TWA 7, znana jako CE Antilae, to młody (ok. 6,4 miliona lat) czerwony karzeł oddalony od nas o około 34 parseki (ok. 110 lat świetlnych). Znajduje się w asocjacji TW Hydrae. Otaczający ją dysk protoplanetarny jest niemal całkowicie zwrócony w naszą stronę, co czyni go idealnym obiektem badań dla Webba.
Źródło: Evidence for a sub-Jovian planet in the young TWA 7 disk, https://www.nature.com/articles/s41586-025-09150-4
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronomowie nazywają Jowisza „architektem” Układu Słonecznego. Jego potężne pole grawitacyjne odegrało ważną rolę w ukształtowaniu orbit pozostałych planet, wpłynęło na kształt ich dysków protoplanetarnych. Teraz profesorowie Konstantin Batygin z California Institute of Technology i Fred C. Adam z University of Michigan poinformowali na łamach Nature Astronomy, że w przeszłości Jowisz był znacznie większy i wywierał znacznie silniejsze oddziaływanie grawitacyjne.
Naszym celem jest zrozumienie, skąd się wzięliśmy. Żeby to wiedzieć, musimy poznać wczesne fazy formowania się planet. To prowadzi nas do zrozumienia, a jaki sposób swój obecny kształt nabył nie tylko Jowisz, ale cały Układ Słoneczny, stwierdza Batygin.
Naukowcy przyjrzeli się niewielkim księżycom Jowisza, Amaltei i Tebe. Orbity obu są nieco nachylone względem Jowisza, naukowcy wykorzystali je do obliczenia pierwotnej wielkości Jowisza. Z obliczeń tych wynika, że 3,8 miliona lat po tym, jak uformowały się pierwsze planety skaliste Układu Słonecznego, Jowisz miał dwukrotnie, a może nawet dwuipółkrotnie, większą średnicę niż obecnie. Jego pole magnetyczne było zaś 50-krotnie silniejsze niż obecnie. Nasze obliczenia są całkowicie zgodne z teorią o formowaniu się olbrzymich planet i pozwalają na wgląd w system Jowisza pod koniec istnienia mgławicy przedsłonecznej - czytamy na łamach Nature Astronomy.
Ważnym aspektem badań jest oparcie się przez naukowców na danych, które nie są obarczone takim poziomem niepewności jak zwykle używane modele, w których przyjmuje się założenia odnośnie przejrzystości gazu, tempa akrecji czy masy jądra formującej się planety. Batygin i Adams wykorzystali dynamikę orbitalną księżyców Jowisza oraz moment pędu samej planety, czyli wartości, które można bezpośrednio zmierzyć.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niewielka pokryta lawą planeta co 30,5 godziny traci tyle materiału, że wystarczyłoby go na wzniesienie Mount Everest. Astronomowie z Massachusetts Institute of Technology odkryli planetę, która szybko rozpada się na ich oczach. Położona jest w odległości około 140 lat świetlnych od Ziemi. Jest wielkości Merkurego, jednak znajduje się 20-krotnie bliżej swojej gwiazdy, niż Merkury, i obiega ją w ciągu 30,5 godziny. Przy tak niewielkiej odległości planeta prawdopodobnie pokryta jest gotującą się magmą, która ciągle odparowuje w przestrzeń kosmiczną.
Naukowcy zauważyli niezwykłą planetę za pomocą Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). To teleskop kosmiczny, którego celem jest poszukiwanie pobliskich planet na podstawie ich przejścia na tle gwiazdy macierzystej. W danych z TESS uwagę uczonych zwrócił nietypowy tranzyt, którego siła sygnału zmieniała się wraz z kolejnymi przejściami planety na tle gwiazdy. Szczegółowe badania potwierdziły, że sygnał pochodzi z bliskiej gwieździe planety, która ciągnie za sobą ogon materiału na podobieństwo komety. Długość tego ogona jest gigantyczna. Rozciąga się on na 9 milionów kilometrów, niemal połowę długości orbity planety, mówi Marc Hon z Kavli Institute of Astrophysics and Space Research.
Planeta bardzo szybko traci materiał. Biorąc pod uwagę jej rozmiary i masę, astronomowie obliczają, że całkowicie rozpadnie się w ciągu 1–2 milionów lat. Mieliśmy szczęście, że ją w tym momencie zauważyliśmy. To jej ostatni oddech, dodaje Avi Shporer z TESS Science Office.
Planeta BD+05 4868 Ab została odkryta przypadkiem. Uczeni nie poszukiwali takiego szczególnego obiektu. Prowadzili typowe badania i zwrócili uwagę na niezwykły sygnał. Typowe sygnały z tranzytów to krótkie, regularne spadki jasności gwiazdy, które wskazują, że jakiś obiekt co jakiś czas przechodzi przed gwiazdą, blokując część jej światła. W przypadku BD+05 4868 Ab naukowcy spostrzegli, że o ile do spadków jasności dochodzi co 30,5 godziny, to jasność gwiazdy wraca do normy przez dłuższy czas. To wskazywało na rozciągniętą strukturę podążającą za obiektem, przesłaniającym gwiazdę. A jeszcze bardziej intrygujący był fakt, że za każdym razem kształt wykresu spadku jasności był inny, więc naukowcy stwierdzili, że ta rozciągnięta strukturą za każdym razem musi mieć inny kształt.
Taki tranzyt jest typowy dla komety z długim warkoczem. Jednak było mało prawdopodobne, by taki warkocz – który w przypadku komety składa się z gazu i lodu – przetrwał tak długo w tak niewielkiej odległości od gwiazdy. Co innego, gdyby były to ziarna minerałów odparowane z planety, wyjaśnia Marc Hon.
Naukowcy obliczają, że temperatura na powierzchni planety wynosi około 1600 stopni Celsjusza. Znajdujące się tam minerały gotują się i odparowują, tworząc długi pyłowy ogon ciągnący się za planetą. Do takiego stanu rzeczy przyczynia się niewielka, mniejsza od Merkurego, masa planety. Jest ona na tyle mała, że planeta nie jest w stanie utrzymać atmosfery, która w jakimś stopniu by ją chroniła. To bardzo mały obiekt o bardzo słabej grawitacji. Łatwo więc traci masę, co dodatkowo osłabia jego grawitację, więc traci masę jeszcze łatwiej.
BD+05 4868 Ab to zaledwie czwarta znana nam rozpadająca się planeta. Trzy poprzednie zostały odkryte ponad 10 lat temu przez Teleskop Kosmiczny Keplera. BD+05 4868 Ab ma z nich najdłuższy ogon i generuje najsilniejszy sygnał tranzytu. To zaś wskazuje, że proces rozpadu ma tam znacznie bardziej dramatyczny przebieg niż na trzech pozostałych planetach.
Dzięki temu, że nowo odkryta planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy macierzystej, jest idealnym celem dla Teleskopu Webba, za pomocą którego można będzie zbadać skład jej warkocza, a zatem dowiedzieć się, jaki minerały znajdują się na planecie.
Hon już tego lata rozpocznie obserwacje BD+05 4868 Ab za pomocą Webba. To unikatowa okazja, by bezpośrednio zbadać skład skalistej planety pozasłonecznej. To wiele nam powie o różnorodności takich planet i potencjalnych szansach na istnienia na nich życia, cieszy się uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.