Science

Мы ніколі не знаходзілі нічога падобнага на Сонечную сістэму. Гэта вырадак у космасе? : ScienceAlert

Мы ніколі не знаходзілі нічога падобнага на Сонечную сістэму. Гэта вырадак у космасе? : ScienceAlert

З моманту знакавага адкрыцця у 1992 годзе дзвюх планет, якія круцяцца вакол зоркі за межамі нашай Сонечнай сістэмы, тысячы новых светаў былі дададзены ў хутка расце спіс «экзапланет» у галактыцы Млечны Шлях.

Мы шмат чаму навучыліся з гэтага шырокі каталог іншапланетных светаў, якія круцяцца вакол іншапланетных зорак. Але адна маленькая дэталь кідаецца ў вочы. Мы не знайшлі там нічога падобнага да нашай Сонечнай сістэмы.

Гэта прывяло некаторых да высновы, што наша родная зорка і яе вывадак могуць у нейкім сэнсе быць выключнымі – магчыма, гэта адзіная планетарная сістэма ў сваім родзе.

У пашырэнні гэта можа азначаць, што само жыццё – выкід; што ўмовы, у якіх сфарміравалася Зямля і яе самапаўзнаўляльная хімія, цяжка паўтарыць.

Калі вы проста глядзіце на лічбы, перспектыва змрочная. З вялікім адрывам, самыя шматлікія экзапланеты, якія мы ідэнтыфікавалі на сённяшні дзень, належаць да тыпу, які не спрыяе жыцця: гіганты і субгіганты, газавыя і, магчыма, ледзяныя.

Большасць экзапланет, якія мы бачылі да гэтага часу, круцяцца вакол сваіх зорак вельмі блізка, практычна абдымаючы іх; так блізка, што іх шыпячая тэмпература была б значна вышэйшай за вядомы дыяпазон пражывальнасці.

Мы ніколі не знаходзілі нічога падобнага на Сонечную сістэму.  Гэта вырадак у космасе?  : ScienceAlert
Уражанне мастака ультрагарачае Юпітэр праходзіць праз сваю зорку. (ESO/М. Корнмесэр)

Магчыма, калі мы працягнем пошукі, статыстыка збалансуецца і мы ўбачым больш месцаў, якія нагадваюць нам наш уласны двор. Але пытанне значна больш складанае, чым проста глядзець на лічбы. Навука аб экзапланетах абмежавана магчымасцямі нашай тэхналогіі. Больш за тое, наша ўражанне аб сапраўднай разнастайнасці іншапланетных светаў можа быць абмежавана нашым уласным уяўленнем.

Тое, што сапраўды адбываецца ў галактыцы Млечны Шлях і за яе межамі, можа моцна адрознівацца ад таго, што мы бачым на самой справе.

Чаканні і як іх сарваць

Навука аб экзапланетах мае гісторыю падрыву чаканняў з самага пачатку.

«Калі вы вернецеся ў той свет, у якім я вырас, калі быў дзіцем, мы ведалі толькі адну планетную сістэму», планетолаг Джонці Хорнер з Універсітэта Паўднёвага Квінсленда распавядае ScienceAlert.

«Такім чынам, гэта была няяўная здагадка, а часам і відавочная здагадка, што ўсе планетарныя сістэмы будуць такімі. Вы ведаеце, у вас былі б скалістыя планеты каля зоркі, якія былі б даволі маленькімі, у вас бы былі газавыя гіганты, якія былі б даволі вялікімі на вялікай адлегласці ад зоркі. І такімі былі б планетарныя сістэмы».

Па гэтай прычыне навукоўцам спатрэбіўся час, каб ідэнтыфікаваць экзапланету, якая круціцца вакол зоркі галоўнай паслядоўнасці, як наша Сонца. Калі выказаць здагадку, што іншыя сонечныя сістэмы падобныя на нашу, то для назірання прыкмет цяжкіх планет, якія цягнуць за сабой свае зоркі, спатрэбяцца гады, гэтак жа, як нашым газавым гігантам патрэбныя гады, каб завяршыць арбіту.

Грунтуючыся на такіх працяглых перыядах аднаго вымярэння, здавалася, што не варта турбавацца праглядаць адносна кароткую гісторыю назіранняў за многімі зоркамі, каб канчаткова адсеяць аналагічную Сонечную сістэму галоўнай паслядоўнасці.

Калі яны нарэшце паглядзелі, знойдзеная імі экзапланета не была падобная што яны чакалі: газавы гігант палову масы (і ў два разы больш). Юпітэр круцячыся так блізка да зоркі-гаспадара, яго год роўны 4,2 дня, а яго атмасфера гарыць пры тэмпературы каля 1000 градусаў Цэльсія (1800 градусаў па Фарэнгейце).

З тых часоў мы даведаліся, што планеты тыпу “гарачага Юпітэра” зусім не дзіўныя. Калі што, яны здаюцца адносна распаўсюджанымі.

Цяпер мы ведаем, што ў галактыцы нашмат больш разнастайнасці, чым тое, што мы бачым у нашай хатняй сістэме. Аднак важна не меркаваць, што тое, што мы можам выявіць, – гэта ўсё, што можа прапанаваць Млечны Шлях. Калі і ёсць што-небудзь падобнае да нашай Сонечнай сістэмы, то, магчыма, гэта па-за нашымі магчымасцямі выяўлення.

«Такія рэчы, як Сонечная сістэма, нам вельмі цяжка знайсці, у тэхналагічным плане яны зараз крыху вышэйшыя за нас», — кажа Хорнер.

“Планеты зямнога тыпу наўрад ці можна было б выявіць у любым з даследаванняў, якія мы праводзілі дагэтуль. Вы наўрад ці зможаце знайсці Меркурый, ВенераЗямля і Марс вакол зоркі, як Сонца».

Як знайсці планету

Давайце будзем абсалютна ясна: метады мы выкарыстоўваем для выяўлення экзапланет, неверагодна разумныя. У цяперашні час ёсць два, якія з’яўляюцца працоўнымі конікамі інструмента выяўлення экзапланет: транзітны метад і метад прамянёвай хуткасці.

У абодвух выпадках вам спатрэбіцца тэлескоп, адчувальны да вельмі дробных змен у святле зоркі. Сігналы, якія кожны шукае, аднак, не могуць быць больш рознымі.

Для транзітнага метаду вам спатрэбіцца тэлескоп, які можа трымаць зорку ў полі зроку на працягу доўгага перыяду часу. Вось чаму такія прыборы, як касмічны спадарожнік NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite tv for pc (TESS), з’яўляюцца такой электрастанцыяй, здольнай зафіксаваць сегмент неба на працягу больш за 27 дзён не перарываючыся кручэннем Зямлі.

Мэта такіх відаў тэлескопаў – выявіць сігнал транзіту – калі экзапланета праходзіць паміж намі і зоркай-гаспадыняй, як малюсенькае воблака, якое закрывае некалькі сонечных прамянёў. Гэтыя падзенні святла малюсенькія, як вы можаце сабе ўявіць. І аднаго моманту недастаткова, каб упэўнена зрабіць выснову аб наяўнасці экзапланеты; Ёсць шмат рэчаў, якія могуць прыглушыць святло зоркі, многія з якіх з’яўляюцца аднаразовымі падзеямі. Множныя транзіты, асабліва тыя, якія дэманструюць рэгулярную перыядычнасць, з’яўляюцца залатым стандартам.

Такім чынам, больш буйныя экзапланеты, якія знаходзяцца на кароткіх арбітальных перыядах, бліжэй да сваіх зорак, чым Меркурый да Сонца (некаторыя значна, значна бліжэй, на арбітах менш за адзін калязямны тыдзень), аддаюць перавагу ў дадзеных.

Метад прамянёвай хуткасці выяўляе ваганні зоркі, выкліканыя гравітацыйным прыцягненнем экзапланеты, калі яна круціцца па сваёй арбіце. Планетная сістэма, як бачыце, насамрэч не круціцца вакол зоркі, а танчыць у скаардынаваным парадку. Зорка і планеты круцяцца вакол узаемнага цэнтра цяжару, вядомага як барыцэнтр. Для Сонечнай сістэмыгэта кропка, вельмі-вельмі блізкая да паверхні Сонца або проста за яе межамі, галоўным чынам з-за ўплыву Юпітэрякі больш чым удвая маса ўсіх астатніх планет разам узятых.

У адрозненне ад падзеі “міргаеш і прапускаеш” транзіт, зрух у становішчы зоркі – гэта пастаянная змена, якая не патрабуе пастаяннага кантролю, каб заўважыць. Дзякуючы гэтаму руху мы можам выявіць рух далёкіх зорак, якія круцяцца вакол сваіх барыцэнтраў змяняе іх святло з-за таго, што называецца эфектам Доплера.

Калі зорка рухаецца да нас, хвалі святла, якія ідуць у наш бок, злёгку хлюпаюцца ў бок блакітнага канца спектру; калі ён аддаляецца, хвалі цягнуцца да больш чырвонага канца. Рэгулярнае «хістанне» ў святле зоркі сведчыць аб наяўнасці арбітальнага спадарожніка.

Зноў жа, дадзеныя аддаюць перавагу больш буйным планетам, якія аказваюць больш моцны гравітацыйны ўплыў на больш кароткіх і блізкіх арбітах да сваёй зоркі.

Акрамя гэтых двух вядомых метадаў, часам можна непасрэдна адлюстраваць экзапланету, якая круціцца вакол сваёй зоркі. Нягледзячы на ​​тое, што зрабіць гэта вельмі складана, гэта можа стаць больш распаўсюджаным у эпоху JWST.

Па словах астранома Дэніэла Бэйліса з Універсітэта Уорыка ў Вялікабрытаніі, такі падыход выявіў бы амаль супрацьлеглы клас экзапланеты да кароткаарбітальнай разнастайнасці. Каб убачыць экзапланету без таго, каб яна была заліта блікамі сваёй бацькоўскай зоркі, два целы павінны мець вельмі шырокі разрыў. Гэта азначае, што метад прамога здымка аддае перавагу планетам на адносна доўгіх арбітах.

Тым не менш, большыя экзапланеты ўсё роўна можна было б лягчэй заўважыць з дапамогай гэтага метаду па зразумелых прычынах.

“Кожны з метадаў адкрыцця мае свае ўхілы”, – тлумачыць Бэйліс.

Зямля з гадавой пятлёй вакол Сонца знаходзіцца паміж экстрэмумамі арбіты, якім спрыяюць розныя метады выяўлення, дадае ён, таму “знайсці планеты з гадавой арбітай усё яшчэ вельмі і вельмі складана”.

Што там?

Далёка, самая шматлікая група экзапланет – гэта клас, які нават не прадстаўлены ў Сонечнай сістэме. Гэта міні-Нептун – экзапланеты ў газавай абалонцы, меншыя за Нептун і большыя за Зямлю па памеры.

Скалістая планета ў акружэнні фіялетавай дымкі і зоркі ўдалечыні злева
Ілюстрацыя міні-Нептуна TOI 560.01, які круціцца вакол сваёй адзінокай зоркі. (Абсерваторыя У.М. Кека/Адам Макаранка)

Большасць пацверджаных экзапланет знаходзяцца на нашмат карацейшых арбітах, чым Зямля; на самай справе, больш за палову маюць арбіты менш за 20 дзён.

Большасць экзапланет, якія мы знайшлі, круцяцца вакол адзінокіх зорак, падобна нашаму Сонцу. Менш за 10 працэнтаў знаходзяцца ў шматзоркавых сістэмах. Тым не менш мбольшасць зорак у Млечным Шляху з’яўляюцца членамі шматзоркавых сістэм, па ацэнках, да 80 працэнтаў можна ўбачыць у партнёрстве, якое круціцца вакол прынамсі яшчэ адной зоркі.

Аднак падумайце пра гэта на імгненне. Ці азначае гэта, што экзапланеты часцей сустракаюцца вакол асобных зорак – ці што экзапланеты цяжэй выявіць вакол некалькіх зорак? Наяўнасць больш чым адной крыніцы святла можа сказіць або зацямніць вельмі падобныя (але значна меншыя) сігналы, якія мы спрабуем выявіць ад экзапланет, але таксама можна меркаваць, што шматзоркавыя сістэмы пэўным чынам ускладняюць фарміраванне планет.

І гэта зноў вяртае нас дадому, у нашу Сонечную сістэму. Якім бы дзіўным ні выглядаў дом у кантэксце ўсяго, што мы знайшлі, гэта можа быць зусім не рэдкасцю.

«Я думаю, што дастаткова справядліва сказаць, што ў нашай Сонечнай сістэме адсутнічаюць некаторыя вельмі распаўсюджаныя тыпы планет», — кажа Бейліс.

«СуперЗямлі, якія трохі падобныя на Зямлю, але маюць падвоены радыус, у нас няма нічога падобнага. У нас няма гэтых міні-Нэптунаў. Так што я думаю, што дастаткова справядліва сказаць, што ёсць некаторыя вельмі распаўсюджаныя планеты, якіх мы не бачым у нашай Сонечнай сістэме.

«Незалежна ад таго, робіць гэта нашу Сонечную сістэму рэдкасцю ці не, я не стаў бы заходзіць так далёка. Таму што можа быць шмат іншых зорак, якія маюць набор планет тыпу Сонечнай сістэмы, якія мы проста пакуль не бачым .”

Мастацкая ілюстрацыя многіх планет і зорак Млечнага Шляху.
Ілюстрацыя гэтага мастака дае ўражанне аб тым, наколькі часта планеты знаходзяцца вакол зорак у Млечным Шляху. (ESO/М. Корнмесер)

На парозе адкрыццяў

Першыя экзапланеты былі знойдзены ўсяго 30 гадоў таму, якія круцяцца вакол а пульсар, зусім не падобная да нашай зорка. З тых часоў тэхналогія ўдасканальвалася па-за полем зроку. Цяпер, калі навукоўцы ведаюць, што шукаць, яны могуць распрацаваць усё лепшыя і лепшыя спосабы знайсці іх вакол большай разнастайнасці зорак.

І з развіццём тэхналогій будзе развівацца і наша здольнасць знаходзіць усё меншыя і меншыя светы.

Гэта азначае, што навука аб экзапланетах можа быць на мяжы адкрыцця тысяч светаў, схаваных ад нашага цяперашняга погляду. Як адзначае Хорнер, у астраноміі дробных рэчаў значна больш, чым вялікіх.

Чырвоныя карлікі – выдатны прыклад. Яны з’яўляюцца найбольш распаўсюджаным тыпам зорак у Млечным Шляху – і яны малюсенькія, да паловы масы Сонца. Яны настолькі маленькія і цьмяныя, што мы не можам убачыць іх няўзброеным вокам, але яны тлумачацца да 75 працэнтаў усіх зорак у галактыцы.

Зараз, калі справа даходзіць да статыстычнага разумення экзапланет, мы працуем з няпоўнай інфармацыяй, таму што ёсць тыпы светаў, якія мы проста не можам убачыць.

Гэта абавязкова зменіцца.

«У мяне проста непрыемнае адчуванне, што калі вы вернецеся праз 20 гадоў, вы будзеце глядзець на гэтыя заявы аб тым, што міні-Нептуны з’яўляюцца найбольш распаўсюджаным тыпам планет, з такім жа скептыцызмам, як вы б азіраліся на заявы з у пачатку 1990-х гаварылася, што побач з зоркай будуць толькі скалістыя планеты», — распавядае Хорнер ScienceAlert.

«Цяпер можна даказаць, што я памыляюся. Вось як працуе навука. Але я думаю, што калі мы дойдзем да таго, што зможам выявіць рэчы памерам з Зямлю і меншыя, мы выявім, што ёсць больш рэчаў, якія яны памерам з Зямлю і менш, чым рэчы памерам з Нептун».

І, магчыма, мы выявім, што наша дзіўная маленькая планетарная сістэма, ва ўсіх яе дзівацтвах і цудах, не такая ўжо і адзінокая ў космасе.





#Мы #ніколі #не #знаходзілі #нічога #падобнага #на #Сонечную #сістэму #Гэта #вырадак #космасе #ScienceAlert

Related Articles

Back to top button