Mohutná gravitačná sila Jupitera by nám mohla pomôcť nájsť cudzie svety

(NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)

Na nájdenie obývateľných exoplanét je viac - oveľa viac - ako to, či sú v správnej vzdialenosti od svojej hviezdy pre tekutú vodu. Je napríklad planéta kamenistá ako Zem, Mars , a Venuša ? Má platňovú tektoniku a magnetické pole? Má to atmosféru?

Je tu aj ďalšia dôležitá otázka: Je svet nepriaznivo ovplyvnený inými exoplanétami na obežnej dráhe okolo tej istej hviezdy? Aby tomu astronómovia lepšie porozumeli, pozerajú sa na obrovský ťah plynového obra Jupiter má na obežnej dráhe našej vlastnej planéty.

Technika bola načrtnutá v novom dokumente prijatom do The Astronomical Journal a nahrané do arXiv .



Aj keď sú planéty v našej slnečnej sústave dosť ďaleko od seba, stále sú dosť blízko na to, aby si navzájom ovplyvňovali obežné dráhy, len trochu.

Pre Zem to znamená, že interakcie s Jupiterom a Saturnom (predovšetkým) môžu predĺžiť eliptický tvar jej obežnej dráhy a ovplyvniť jej axiálny sklon, čím sa vytvárajú ľadovcové a medziľadové klimatické cykly tzv. Milankovičove cykly .

Celkovo to nezabránilo prosperovaniu života, a to aj napriek udalostiam vyhynutia v dobe ľadovej. Ale čo keby bol vplyv Jupitera silnejší a obežná dráha Zeme sa ešte viac predĺžila a excentrická? Čo by to znamenalo pre obývateľnosť Zeme?

„Ak by bola obežná dráha Zeme taká premenlivá ako obežná dráha Zeme Merkúr v našej slnečnej sústave by Zem nebola obývateľná. Život by tu nebol,“ vysvetlil pre Energyeffic astronóm Jonti Horner z University of Southern Queensland.

' výstrednosť orbity Merkúra môže dosiahnuť až 0,45. Ak by sa výstrednosť Zeme dostala tak vysoko, Zem by bola bližšie k Slnku ako Venuša, keď je k Slnku najbližšie, a tak ďaleko ako Mars, keď je v najvzdialenejšom bode.“

Nebolo známe, či by Jupiter mohol ovplyvniť zmenu tejto veľkosti, a tak sa Horner a medzinárodný tím kolegov pustili do projektu, aby to zistili. Vytvorili simulácie slnečnej sústavy a pohybovali Jupiterom, aby videli, čo sa stane.

Výsledky boli dosť prekvapivé. Tím zistil, že ich simulácia funguje, čo znamená, že mohli spustiť simuláciu systému, aby určili, ako planéty gravitačne interagujú a ako planéty skutočne obiehajú okolo hviezdy, a zmapovali to proti nášmu chápaniu vplyvu Slnečnej sústavy na Milankovitchove cykly.

Ale tiež ukázali, ako rýchlo sa veci môžu rozpadnúť.

„Jednou z vecí, ktoré sme okamžite zistili, bolo, že je v skutočnosti celkom ľahké urobiť našu slnečnú sústavu nestabilnou,“ povedal Horner pre Energyeffic.

„Približne v troch štvrtinách našich simulácií, keď pohybujeme Jupiterom, sme ho umiestnili na miesta, kde sa v priebehu 10 miliónov rokov rozpadla slnečná sústava. Planéty začali do seba narážať a boli vyvrhnuté zo Slnečnej sústavy.“

Aj keď to môže znieť trochu alarmujúco, tieto výsledky nie sú v skutočnosti relevantné pre výskum exoplanét, pretože akékoľvek systémy exoplanét, ktoré sa pohybujú dostatočne dlho na to, aby sme ich mohli zistiť, sú veľmi pravdepodobne stabilné.

V skutočnosti boli v našom hľadaní mimozemských svetov nejaké dobré správy - v zostávajúcej štvrtine simulácií, ktoré tím dokončil, bola Zem v skutočnosti celkom normálna a obývateľná.

To je podľa vedcov v rozpore Hypotéza vzácnych zemín to naznačuje, že podmienky, ktoré viedli k vzniku života na Zemi, sú také jedinečné, že sa nikdy nikde inde vo vesmíre nezopakujú.

„Zem v strede buchla. Nebolo to rýchle. Nebolo to pomalé. Nebolo to veľké, nebolo to malé. Bolo to naozaj priemerné,“ povedal Horner.

„Čo naznačuje, prinajmenšom pre tieto druhy orbitálnych vplyvov, orbitálnych porúch, namiesto toho, aby to bola vzácna Zem, väčšina planét, ktoré nájdete na obežnej dráhe Zeme v systémoch, ktoré sme simulovali, by bola rovnako vhodná pre život ako Zem, ak nie lepšia. z hľadiska cyklických [klimatických] oscilácií.“

Toto sú dôležité pozorovania, pretože konečným cieľom výskumu je navrhnúť test, ktorý pomôže zúžiť, ktoré exoplanéty sú hodné budúceho pozorovania.

V určitom okamihu v budúcnosti bude naša technológia dostatočne sofistikovaná na to, aby v obývateľnej zóne odhalila mnoho menších exoplanét veľkosti Zeme. Ale s obmedzeným časom ďalekohľadu, ktorý je veľmi žiadaný, musíme identifikovať ďalšie prvé kroky, ktoré môžeme urobiť, aby sme posúdili, či konkrétna exoplanéta stojí za ďalšie štúdium.

Jedným zo spôsobov by bolo preskúmať vplyv na potenciálnu obývateľnosť akýchkoľvek iných exoplanét na obežnej dráhe okolo tej istej hviezdy.

'Nikdy nenájdeme planetárne systémy, v ktorých by bola len jedna planéta a nič iné,' vysvetlil Horner.

A tu prichádzajú na rad simulácie. Mohli by sa použiť na určenie nielen dynamiky systému, ale aj pravdepodobnosti, že príslušná exoplanéta zostala dlhodobo obývateľná.

Kým sa práca tímu bude môcť uplatniť vo veľkom meradle, zostáva ešte nejaký čas. Naše súčasné nástroje nie sú dostatočne výkonné na to, aby odhalili exoplanéty, ktorých sa to týka. To sa v najbližších 10 rokoch zmení, keď sa k oblohe dostanú pokročilejšie teleskopy.

To tiež znamená, že je tu ešte viac práce. Tím dúfa, že ich práca znamená, že planetárni astronómovia môžu naraziť na zem so simuláciami, keď sa začnú objavovať obývateľné exoplanéty. To znamená, že simulácie budú musieť byť vylepšené, aby ste videli, čo sa stane, keď sa budete pohybovať okolo iných planét slnečnej sústavy, ako je Venuša. , Mars a Saturn.

'Myslím si, že táto zložitosť je to, do čoho sa budeme hrabať,' povedal Horner.

'A potom ďalej v rade budeme tiež skúmať prepojenie tejto práce s klimatickými modelmi, ktoré ľudia vyvíjajú, aby sme zistili, či to dokážete premeniť na plne prediktívne klimatické riešenie.'

„Inými slovami, ak poznáte obežné dráhy planét, môžete predpovedať, aká premenlivá bude klíma, a nie len predpovedať, aká premenlivá bude obežná dráha. Skvelým spôsobom spája klimatickú vedu a astronómiu.“

Výskum bol prijatý do The Astronomical Journal , a je k dispozícii na arXiv .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.