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
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
Zachodzące w przestrzeni kosmicznej procesy, w czasie których powstają gwiazdy, mogą prowadzić też do pojawienia się obiektów o masie nieco większej od Jowisza. Badacze korzystający z Teleskopu Webba odkryli w mgławicy NGC 1333 aż sześć takich niezwykłych obiektów o masie planety, ale niepowiązanych grawitacyjne z żadną gwiazdą. Powstały w procesie takim, jak powstają gwiazdy, czyli zapadnięcia się gazu i pyłu, ale ich masa odpowiada masie planet. Badamy granice procesów formowania się gwiazd. Jeśli masz obiekt, który wygląda jak młody Jowisz, to czy jest możliwe, by w odpowiednich warunkach przekształcił się w gwiazdę? To ważne pytanie w kontekście zrozumienia powstawania gwiazd i planet, mówi główny autor badań, astrofizyk Adam Langeveld z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Dane z Webba sugerują, że odkryte obiekty mają masę od 5 do 10 razy większą niż masa Jowisza. To oznacza, że są jednymi z najlżejszych znanych nam obiektów, które powstały w procesach, w jakich powstają gwiazdy oraz brązowe karły, obiekty o masie 13–80 mas Jowisza, zbyt małej, by zaszła przemiana wodoru w hel.
Wykorzystaliśmy niezwykła czułość Webba w zakresie podczerwieni, by odnaleźć najsłabiej świecące obiekty w młodej gromadzie gwiazd. Poszukujemy odpowiedzi na podstawowe dla astronomii pytanie o najmniej masywny obiekt podobny do gwiazdy. Okazuje się, że najmniejsze swobodne obiekty powstające w procesach takich, jak gwiazdy, mogą mieć masę taką, jak gazowe olbrzymy krążące wokół pobliskich gwiazd, wyjaśnia profesor Ray Jayawardhana, który nadzorował badania. Nasze obserwacje potwierdzają, że obiekty o masie planetarnej mogą powstawać w wyniku dwóch procesów. Jeden to kurczenie się chmur pyłu i gazu – czyli tak jak tworzą się gwiazdy – drugi zaś to powstawanie planet w znajdującym się wokół gwiazdy dysku akrecyjnym z pyłu i gazu. Tak właśnie powstał Jowisz i inne planety Układu Słonecznego, dodaje Jayawardhana.
Najbardziej intrygującym z obiektów znalezionych przez Webba jest ten najlżejszy, o masie 5-krotnie większej od Jowisza. Obecność wokół niego dysku akrecyjnego wskazuje, że obiekt najprawdopodobniej uformował się takim procesie, w jakim powstają gwiazdy. Sam dysk również interesuje badaczy. Nie można wykluczyć, że mogą z nim pojawić się planety. To może być żłobek miniaturowego układu planetarnego, znacznie mniejszego niż nasz układ, dodaje Alexander Scholz, astrofizyk z University of St. Andrews.
Co interesujące, Webb nie zarejestrował – a ma takie możliwości – żadnego obiektu o masie mniejszej niż 5 mas Jowisza. Może to oznaczać dolną granicę masy obiektów formujących się z zapadnięcia chmur pyłu i gazu.
Autorzy badań przeanalizowali też profil światła wszystkich nowo znalezionych obiektów oraz dokonali ponownej analizy profilu światła 19 znanych brązowych karłów. Odkryli przy tym brązowego karła, który ma towarzysza o masie planety. To rzadkie znalezisko rzuca wyzwanie naszym modelom tworzenia się układów podwójnych.
W najbliższych miesiącach naukowcy chcą zająć się analizą atmosfer nowo odkrytych obiektów i porównać je do brązowych karłów oraz gazowych olbrzymów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Co prawda misja Europa Clipper wystartuje dopiero w przyszłym roku, ale NASA już zbiera dane osób, które chcą wysłać swoje nazwisko na orbitę Jowisza. Projekt nazwano Message in a bottle, gdyż głównym celem misji jest zbadanie Europy, pokrytego oceanem księżyca, w którego wodach może istnieć życie. Europa to szósty największy księżyc Układu Słonecznego, szósty najbliższy swojej planecie ze wszystkich 95 księżyców Jowisza i ma najbardziej gładką powierzchnię ze wszystkich ciał stałych w Układzie Słonecznym.
Start misji planowany jest na 10 października 2024 roku, a w kwietniu 2030 roku pojazd po raz pierwszy spotka się z Europą. Celem misji będzie zbadanie pokrywy lodowej i oceanu pod nią położonego, ich składu chemicznego oraz opisanie powierzchni lodu oraz wykrycie miejsc niedawnej aktywności geologicznej. Europa Clipper nie zostanie wprowadzony na orbitę Europy. Pojazd będzie okrążał Jowisza i w ciągu 3,5 roku przeleci koło księżyca 44 razy, zbliżając się do niego na odległość od 2700 do 25 kilometrów. Za każdym razem obejrzy inny fragment księżyca, przeprowadzając globalne badanie topograficzne, w tym mierząc grubość pokrywy lodowej.
Na pokładzie tej niezwykłej misji znajdą się nazwiska wielu mieszkańców Ziemi, wśród nich może być nazwisko każdgo z nas. W chwili pisania tej informacji do NASA napłynęło już 251 900 nazwisk z całego świata, w tym 65 737 z USA, 36 076 z Indii i 32 032 z Iranu. Swoje nazwiska chce też wysłać 2095 osób z Polski oraz 10 osób z Gabonu, 3 z Madagaskaru czy 2 z Sahary Zachodniej.
« 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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niemal połowa gwiazd Drogi Mlecznej to obiekty samotne, jak Słońce. Druga połowa zaś to gwiazdy znajdujące się w układach podwójnych lub większych. W układach takich gwiazdy mogą znajdować się na niezwykle ciasnych orbitach. I właśnie taki, rekordowo ciasny układ, znaleźli właśnie astronomowie z MIT.
Nowo odkryty system, ZTF J1813+4251, to układ kataklizmiczny o rekordowo krótkim czasie obiegu gwiazd wokół siebie. Gwiazdy okrążają się w ciągu zaledwie... 51 minut.
Układy kataklizmiczne, zwane też zmiennymi kataklizmicznymi, składają się z gwiazdy ciągu głównego (podobne do Słońca) oraz z białego karła. Powstają one, gdy dwie gwiazdy zbliżą się do siebie na tyle, że biały karzeł zaczyna wchłaniać materię z gwiazdy mu towarzyszącej. W trakcie tego procesu dochodzi do pojawiania się olbrzymich zmiennych błysków światła. Astronomowie, obserwujący przed wiekami te rozbłyski, sądzili, że są one skutkiem jakiegoś kataklizmu. Stąd nazwa tych układów.
W przypadku ZTF J1813+4251, w przeciwieństwie do innych podobnych systemów, udało się wielokrotnie zaobserwować przesłonięcie jednej gwiazdy przez drugą, co dało astronomom okazję do dokładnych pomiarów właściwości obu gwiazd. Dzięki temu mogli przeprowadzić symulacje obecnego wyglądu systemu oraz tego, jak będzie ewoluował przez najbliższych kilkaset milionów lat. Z symulacji wynika, że gwiazda ciągu głównego okrąża białego karła i traci na jego rzecz olbrzymie ilości wodoru. Z czasem zostanie obdarta z materii i pozostanie z niej głównie gęste bogate w hel jądro. Za około 70 milionów lat gwiazdy tak bardzo zbliżą się do siebie, że będą okrążały się w ciągu zaledwie 18 minut. Później zaczną się od siebie oddalać.
Symulacje to potwierdzenie hipotez, które wysunięto przed laty. Mówiły one, że gwiazdy z układach kataklizmicznych wchodzą z czasem na ultrakrótkie orbity. Tutaj mamy do czynienia z rzadkim przypadkiem, gdy przyłapaliśmy jeden z takich systemów w momencie zmiany z akrecji wodoru na akrecję helu, mówi Kevin Burdge z MIT. Przewidywano, że obiekty takie będą wchodziły na ultrakrótkie orbity i od dawna zastanawiano się, czy będą one na tyle krótkie, by pojawiły się fale grawitacyjne.
Nowy układ został odkryty przez naukowców z MIT, Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics i innych instytucji w katalogu Zwicky Transient Facility (ZTF). Jest on tworzony w Palomar Observatory w Kalifornii. Umieszczony tam aparat fotograficzny przez lata wykonał ponad 1000 zdjęć każdej z ponad miliarda obserwowanych gwiazd, rejestrując w ten sposób zmiany ich jasności.
Naukowcy przeanalizowali dane, szukając cech charakterystycznych systemów na ultrakrótkich orbitach, które mogłyby emitować olbrzymie rozbłyski światła oraz fale grawitacyjne. Stworzony przez Burdge'a algorytm wskazał na około milion gwiazd, które co mniej więcej godzinę prawdopodobnie emitowały rozbłyski. Następnie skupił się na rozbłyskach o szczególnych cechach. W ten sposób zauważył ZTF J1813+4251, układ, który znajduje się w odległości około 3000 lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Herkulesa.
Burge i jego zespół rozpoczęli wówczas obserwacje za pomocą W.M. Keck Observatory na Hawajach i Gran Telescopio Canarias. Przekonali się, że znaleziony system daje wyjątkowo jasny sygnał. Dzięki temu możliwe były precyzyjne pomiary układu.
ZTF J1813+4251 składa się prawdopodobnie z białego karła o rozmiarach 100-krotnie mniejszych niż Słońce i o połowie masy naszej gwiazdy. Towarzyszy mu gwiazda o masie i 1/10 rozmiarów Słońca. Obie gwiazdy okrążały się w ciągu 51 minut, ale coś tutaj nie pasowało.
Ta druga gwiazda wyglądała jak Słońce, ale Słońce nie zmieści się na orbicie krótszej niż 8-godzinna, mówi Burdge. Wyjaśnieniem okazała się praca naukowa sprzed 30 lat autorstwa profesora MIT Saula Rappaporta. Przewidział on w niej, że układy o bardzo ciasnych orbitach mogą istnieć jako układy kataklizmiczne. Gdy biały karzeł pochłonie cały wodór z towarzyszącej mu gwiazdy podobne do Słońca, pozostaje gęste jądro z helu, które jest wystarczająco masywne, by martwa gwiazda znalazła się na ultrakrótkiej orbicie.
ZTF J1813+4251 to układ kataklizmiczny, który znajduje się właśnie z momencie przejścia z gwiazdy wodorowej, w obiekt bogaty w hel. To szczególny układ. Mieliśmy olbrzymie szczęście, że zauważyliśmy system, który daje odpowiedź na ważne pytanie. To jedna z najpiękniejszych zmiennych kataklizmicznych, cieszy się Burdge.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.