Zagonetka naopako okrenutog planetarnog sustava LHS 1903

Diskretna točka svjetlosti na nebu, katalogizirana kao LHS 1903, postao je jedan od najzagonetnijih planetarnih sustava za modernu astronomijuOko ovog hladnog crvenog patuljka vrti se niz svjetova koji, daleko od uobičajenog scenarija, Čini se da je doslovno postavljen "naopačke" u usporedbi s onim što se opaža u većini poznatih sustava.

Kombinirana opažanja iz svemirskih misija DA i LONAC, zajedno s podacima s velikih zemaljskih teleskopa, uključujući objekte u Kanarski otoci i španjolski istraživački centri potvrdili su neviđeni obrazac: kameniti planet pričvršćen za zvijezdu, dva plinom bogata diva ispod, a na periferiji, još jedan čvrsti planet tipa superZemlje gdje bi se, prema klasičnim modelima, trebao nalaziti plinoviti div.

Planetarni sustav "naopačke" koji prekida klasični obrazac

U našem kozmičkom susjedstvu, obrazac se čini jasnim: Merkur, Venera, Zemlja i Mars su kameniti. i zauzimaju unutarnje orbite, dok Jupiter, Saturn, Uran i Neptun su plinski divovi. smještenih u hladnim vanjskim regijama. Ovaj redoslijed, prvo stijena, a zatim plin, smatran je praktički univerzalnim na temelju opažanja tisuća egzoplaneta.

Međutim, oko LHS 1903. taj se redoslijed narušava. Detaljne studije opisuju sustav s četiri planeta smješteni u nizu kamenito-plinovito-plinovito-stjenovit. Najbliži planet, LHS 1903 b, samo je neznatno veći od Zemlje, s polumjer od oko 1,3-1,4 Zemljinog polumjera i visoka gustoća, očito kompatibilan s kompaktnim kamenitim svijetom.

Sljedeća dva, označena s LHS 1903 cyd, imaju radijuse oko 2 i 2,5 puta više od Zemlje i mnogo niže gustoće, što odgovara profilu Mini-Neptuni ili mali plinski divovi s omotačima od vodika i helija. Zasad film ne nudi velika iznenađenja.

Preokret dolazi s četvrtom komponentom, LHS 1903 e, koja se nalazi u najudaljenijem dijelu sustava. Standardne teorije predviđale su planet bogat plinom tamo, ili barem pod-Neptun s opsežnom atmosferom. Međutim, mjerenja ukazuju na radijus blizak 1,7 puta veća od Zemlje i masa od oko 5-6 Zemljinih masašto implicira gustoću vrlo sličnu onoj našeg planeta: ona je stjenovita superZemlja gdje plinski div "dodiruje".

Što LHS 1903 čini tako čudnim i zašto je to važno?

Domaća zvijezda, LHS 1903, je mali, hladni i tamni crveni patuljaksasvim drugačije od Sunca. Procjenjuje se da se nalazi nešto više od stotinu svjetlosnih godina daleko, u takozvanom debelom disku Mliječne staze, područje naseljeno drevnim zvijezdamaSa Zemlje izgleda kao slabašna točkica koja se golim okom ne razlikuje od ostalih crvenih patuljaka.

Unatoč prividnoj skromnosti, sustav koji sadrži prisilio je mnoge istraživače da zastanu i revidiraju svoje ideje. Osnovno pravilo glasilo je da Samo materijali otporni na toplinu preživljavaju u blizini zvijezde, poput stijena i metala, dok iza takozvane "snježne linije" niske temperature omogućuju nakupljanje leda i plina, što dovodi do nastanka divova poput Jupitera ili Saturna.

Taj je okvir objašnjenja funkcionirao prilično dobro za Sunčev sustav i za veliki dio egzoplaneta do sada proučeno. Zato je nailazak na masivni stjenoviti planet smješten izvan dva svijeta bogata plinom pokrenuo sve teorijske alarme: Standardni uzorak nije dovoljan za opis onoga što se vidi u LHS 1903.

Kao što ističe tim koji je potpisao rad u časopisu ZnanostOno što se opaža kod ovog crvenog patuljka sugerira da priroda može organizirati planetarne sustave na mnogo raznolikije načine nego što se prije misliloposebno oko malih zvijezda, kojih je upravo najviše u galaksiji.

Međunarodna istraga s fokusom na Europu i Španjolsku

Zagonetka LHS 1903 ne proizlazi iz jednog izoliranog opažanja, već iz kampanju koordinira veliki međunarodni konzorcij vodio iz Sveučilište u Warwicku u Ujedinjenom Kraljevstvu. U projekt je uključeno gotovo tisuću stručnjaka iz brojnih institucija, uključujući ESA-ini timovi i španjolski istraživački centri.

Sustav je u početku otkriven zahvaljujući NASA-in svemirski teleskop TESS, koji traži egzoplanete mjereći sitne padove u sjaju kada planet prolazi ispred svoje zvijezde. Ti prvi signali otkrili su nekoliko tranzita koji su u skladu s prisutnošću svjetova u orbiti.

Kako bi preciznije odredili mjerenja, grupa se zatim okrenula satelitskim podacima. CHEOPS Europske svemirske agencijedizajniran precizno za karakterizaciju poznatih egzoplaneta s velikom točnošću u veličini i obliku njihovih tranzita. Upravo je u toj detaljnoj analizi "naopačke" konfiguracija sustava počela je dobivati ​​jasan oblik..

Informacije iz svemirskih opservatorija nadopunjene su podacima iz spektrografi instalirani na teleskopima u Meksiku, Havajima i posebno na Kanarskim otocimagdje Institut za astrofiziku Kanarskih otoka (IAC) i njegovi objekti u La Palmi i Tenerifima odigrali su značajnu ulogu. Istraživači iz Institut za svemirske znanosti (ICE-CSIC) i od Institut za svemirske studije Katalonije (IEEC) Također su navedeni među koautorima djela.

Zahvaljujući ovoj kombinaciji svemirskih i zemaljskih resursa, tim je uspio odrediti ne samo orbitalne periode četiriju planeta, već i njihovi polumjeri, približne mase i gustoće, isključujući da je četvrti svijet plinski div skriven pogreškama mjerenja.

Zašto klasični modeli ne odgovaraju ovom sustavu

Kako bi pokušali objasniti zagonetku, znanstvenici su pregledali dvije velike ideje koje se često koriste Kada planet ne odgovara tamo gdje bi trebao: orbitalna migracija i nasilni sudari. U LHS 1903 e, ništa od ovoga ne odgovara u potpunosti podacima.

Jedna opcija sugerirala je da vanjski kameniti planet Formirao se bliže zvijezdi, a zatim migrirao prema van.potisnuti gravitacijskim interakcijama s plinskim diskom ili s drugim planetima. Problem je u tome što dinamičke simulacije koje je proveo tim Ne uspijevaju reproducirati stabilnu konfiguraciju kakav se opaža ako se prisili na tako drastično mijenjanje položaja.

Druga hipoteza pribjegla je dramatičnijem scenariju: LHS 1903 e je izvorno mogao biti svijet koji nalikuje mini-Neptunukoji bi izgubio atmosferu nakon katastrofalnog udara ili dugog razdoblja istjecanja plina. Međutim, modeli koji simuliraju sudare između planeta i gubitak plinovitih ovojnica Ne mogu generirati objekt s trenutnim svojstvima. vanjskog planeta bez destabilizacije ostatka sustava.

Nakon što su isključili ta objašnjenja, tim se na kraju priklonio suptilnijoj alternativi: ključ ne bi bio toliko mjesto nastanka svakog planeta koliko Kada je to učinio?Drugim riječima, nastanak sustava ne bi bio istovremen, već postupan.

Ova ideja, poznata kao "Formiranje planeta iznutra prema van"Godinama je kružio u teorijskoj literaturi, ali je imao malo čvrstih opažačkih dokaza. LHS 1903 sada je postao u jednom od prvih slučajeva koji prirodno odgovaraju ovom mehanizmu, barem prema objavljenoj analizi.

Sekvencijalno formiranje u okruženju sve siromašnijem plinom

U predloženom scenariju, četiri planeta LHS 1903 Nisu rođeni u isto vrijeme unutar protoplanetarnog diska plina i prašine koji je okruživao mladog crvenog patuljka. Naprotiv, formirali bi se naizmjenično, počevši od onog najbližeg zvijezdi i završavajući s onim najudaljenijim.

U ranim fazama sustava, disk bi još uvijek bio ispunjen plinovitim materijalomUnutarnji, kameniti planet bi se stvrdnuo od čvrstih tvari u vrućem području, dok bi sljedeća dva, smještena dalje od njega, imala dovoljno vremena za akumulaciju. vodikove i helijeve ovojnicepostaju mini-Neptuni.

Tijekom milijuna godina, taj plinski disk bi se postupno raspršio, odneseno zvjezdanim zračenjem i procesom formiranja unutarnjih svjetova. Dakle, kada se četvrti planet počeo formirati u najudaljenijem području, Sustav je već bio "na plinskoj dijeti".

U tom osiromašenom kontekstu, embrij vanjskog planeta mogao je rasti spajanjem stijena i moguće nešto leda, ali nije pronašao dovoljno dostupnog plina kao da se želi izgraditi masivna atmosfera. Rezultat je bila gusta super-Zemlja, bez debele ovojnice koja bi se očekivala s obzirom na njezin orbitalni položaj.

Autori rada opisuju LHS 1903 e kao prvi jasan dokaz planeta nastalog u okruženju bez ili vrlo siromašnom plinom oko crvenog patuljka. Ako se ovo tumačenje potvrdi u drugim sličnim sustavima, zajednica bi morala eksplicitno uključiti vremenska varijabla —„tko prvi stigne na banket“ — u modelima sastavljanja planetarnih sustava.

Vanjski planet kao laboratorij za buduće misije

Osim rijetkosti cjelokupne arhitekture, fokus se brzo preusmjerio na sam LHS 1903 e, koji se pojavljuje kao prirodni laboratorij za proučavanje stjenovitih svjetova u ekstremnim uvjetimaNjegova veličina, gustoća i udaljenost od zvijezde čine ga vrlo atraktivnom metom za sljedeću generaciju teleskopa.

Neke procjene sugeriraju da je površinska temperatura ovog planeta Moglo bi se nalaziti u rasponu od nekoliko desetaka stupnjeva iznad nuleViša od Zemljine, ali daleko od užarenih požara koji se opažaju na drugim egzoplanetima blizu njihovih zvijezda. Ako se potvrdi, to ne bi bilo u području znanstvene fantastike, već u zanimljivom režimu za istražiti prisutnost i evoluciju mogućih tankih atmosfera.

Stručnjaci iz institucija kao što su Tehnološki institut Massachusettsa (MIT) ili Kalifornijski tehnološki institut (Caltech) Naznačili su da LHS 1903 e može sadržavati bilo što, od gustih atmosfera bogatih hlapljivim tvarima do jako erodiranih plinovitih slojeva, te da promatranja teleskopima poput James Webba moglo bi pomoći u razlikovanju tih scenarija u nadolazećim godinama.

Znanstvenici iz Europe povezani s misijom CHEOPS i budućim projektima ESA-e podsjećaju nas da sustavi oko crvenih patuljaka Oni će ostati prioritet: ne samo da sadrže većinu zvijezda galaksije, već i nude česti i duboki tranzitiidealno za karakterizaciju atmosfera malih planeta pomoću spektroskopije.

U međuvremenu, tim koji stoji iza studije već predlaže nove kampanje promatranja tražiti moguće dodatne, udaljenije planete u istom sustavu i preciznije izmjeriti mase četiri poznata svijeta. Svako novo, profinjeno mjerenje poslužit će za prilagodbu modela sekvencijalnog formiranja i provjeru koliko dobro odgovaraju stvarnosti.

Poziv na buđenje našim teorijama o tome kako se svjetovi rađaju

Slučaj LHS 1903 izazvao je zdravu raspravu u znanstvenoj zajednici o u kojoj mjeri se Sunčev sustav još uvijek može smatrati univerzalnim "kalupom" razumjeti ostatak sustava. Desetljećima je struktura našeg kozmičkog susjedstva služila kao gotovo isključiva referenca za izgradnju teorija o formiranju planeta.

Dolaskom misija za lov na egzoplanete 1990-ih i 2000-ih, počele su se pojavljivati ​​sve raznolikije konfiguracije: "Vrući Jupiteri" drže se za svoje zvijezdeKompaktni sustavi s nekoliko planeta veličine Zemlje u malim orbitama, lanci rezonantnih svjetova, a sada, sustav "iznutra prema van" koji kao da dovodi u pitanje tradicionalni poredak stijena i plina.

Istraživači iz ESA-e, britanskih, španjolskih i drugih sveučilišta slažu se da raznolikost je norma, ne iznimka. Arhitektura LHS 1903, daleko od toga da je izolirani hir, mogla bi biti prvi jasan trag obitelji sustava gdje raspored treninga i količina dostupnog plina igraju odlučujuću ulogu kao temperatura ili udaljenost od zvijezde.

U Europi, gdje misije poput CHEOPS-a, PLATO-a i ARIEL-a drže regiju na čelu istraživanja egzoplaneta, ovo otkriće također služi za... ponovno potvrditi ulogu međunarodnih konzorcija a mreže teleskopa proširile su se diljem Amerike, Havaja i opservatorija poput onih na Teideu i Roque de los Muchachos u Španjolskoj.

Na kraju, ovaj neupadljivi sustav na udaljenom crvenom patuljku postao je podsjetnik da svemir nije obvezan slijediti naše obrasceDovoljna je samo jedna zvijezda koja pokazuje "obrnut" planetarni sustav kako bismo bili prisiljeni revidirati udžbenike, poboljšati modele i prihvatiti da je formiranje planeta fleksibilniji, raznolikiji i kreativniji proces nego što smo zamišljali prije samo nekoliko desetljeća.

Povezani članak:

Prism ChatGPT: Ovo je novi znanstveni radni prostor s integriranom umjetnom inteligencijom

Alberto Navarro

Ja sam tehnološki entuzijast koji je svoje "geek" interese pretvorio u profesiju. Proveo sam više od 10 godina svog života koristeći vrhunsku tehnologiju i petljajući sa svim vrstama programa iz čiste znatiželje. Sada sam se specijalizirao za računalne tehnologije i video igre. To je zato što sam više od 5 godina pisao za razne web stranice o tehnologiji i videoigrama, stvarajući članke koji vam nastoje dati informacije koje su vam potrebne na jeziku koji je svima razumljiv.

Ako imate bilo kakvih pitanja, moje znanje seže od svega vezanog uz Windows operativni sustav kao i Android za mobitele. I moja je posvećenost vama, uvijek sam spreman odvojiti nekoliko minuta i pomoći vam riješiti sva pitanja koja imate u ovom internetskom svijetu.