• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nie tak przewidywalne - małe planety mogą formować się wokół gwiazd z mniejszą ilością pierwiastków ciężkich

    18.06.2012. 18:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy byli przez długi czas przekonani, że małe planety podobne do Ziemi formują się wyłącznie wokół planet o wysokiej zawartości takich pierwiastków jak żelazo i krzem, ale teraz wyniki nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z Danii, Szwecji i USA pokazują, że małe planety mogą tak naprawdę powstawać wokół gwiazd zawierających szeroki wachlarz pierwiastków ciężkich. Odkrycia zwiększają prawdopodobieństwo występowania we wszechświecie małych planet podobnych do Ziemi.

    W toku badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature, zespół wykorzystał Kosmiczny Teleskop Keplera Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) do analizy składu pierwiastkowego ponad 150 gwiazd zapewniających przystań dla 226 kandydatek na planety mniejsze od Neptuna.

    Jeden z naukowców, Anders Johansen z Uniwersytetu w Lund, Szwecja, otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców na realizację projektu PEBBLE2PLANET (Od kamyków do planet - w stronę nowych horyzontów formowania się planet). Przedsięwzięcie zostało sfinansowane na kwotę 1.330.000 EUR z tematu "Pomysły" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Naczelny autor raportu z badań Lars A. Buchhave, astrofizyk z Instytutu Nielsa Bohra i Centre for Star and Planet Formation przy Uniwersytecie w Kopenhadze, zauważa: "Chciałem zbadać, czy małe planety potrzebują specjalnego środowiska do formowania się, tak jak olbrzymie planety gazowe, o których wiemy, że preferują środowiska o wysokiej zawartości pierwiastków ciężkich. Wyniki tych badań pokazują, że małe planety nie rozróżniają i formują się wokół gwiazd zawierających szeroki wachlarz metali ciężkich, w tym także takich, które zawierają jedynie 25% metaliczności Słońca".

    Badania ujawniają, że planety do czterech razy większe od Ziemi mogą formować się wokół gwiazd zawierających szeroki wachlarz pierwiastków ciężkich, w tym wokół gwiazd o metaliczności niższej od Słońca.

    Gwiazda to olbrzymia kula żarzącego się gazu, która wytwarza energię poprzez syntezę jądrową wodoru i helu w coraz cięższe pierwiastki. Po przekształceniu całego jądra na żelazo, energia nie może się już wydobywać i gwiazda umiera, wysyłając masywne obłoki pyłu i gazu w kosmos. Te olbrzymie obłoki gazu i pyłu kondensują się i powstają z nich nowe gwiazdy i planety. Każda kolejna generacja gwiazd ma wyższą od poprzedniej zawartość pierwiastków ciężkich.

    Planety powstają z pozostałości obłoków gazu i pyłu, które wirują wokół nowo utworzonej gwiazdy. W kolejnych generacjach gwiazd o wyższej zawartości pierwiastków ciężkich, pozostałe cząstki pyłu i gazu, z których następnie tworzą się planety posiadają skład pierwiastkowy sprzyjający najprawdopodobniej formowaniu się gazowych olbrzymów, takich jak Saturn czy Jowisz.

    Aczkolwiek wyniki nowych badań pokazują, że rzeczy mają się inaczej w przypadku mniejszych planet, jak wyjaśnia Lars A. Buchhave: "Przeanalizowaliśmy metodą spektroskopową skład pierwiastkowy gwiazd pod kątem 226 egzoplanet. Większość planet jest mała, tj. odpowiada planetom stałym w naszym Układzie Słonecznym, lub ma promień do czterech razy większy od Ziemi. Odkryliśmy, że w odróżnieniu od gazowych olbrzymów, występowanie mniejszych planet nie jest ściśle uzależnione od gwiazd o wysokiej zawartości pierwiastków ciężkich. Planety, które są cztery razy większe od Ziemi mogą formować się wokół niezwykle zróżnicowanych gwiazd - również uboższych w pierwiastki ciężkie".

    Zatem, skoro ich formowanie się nie jest uzależnione od wysokiej zawartości pierwiastków ciężkich w gwiazdach macierzystych, planety podobne do Ziemi mogą być znacznie liczniejsze w galaktyce niż przypuszczamy.

    Kosmiczny Teleskop Keplera, od wystrzelenia w 2009 r., poszukuje planet stale monitorując ponad 150.000 gwiazd, zwracając uwagę na spadki jasności powodowane przechodzącymi lub tranzytującymi planetami. Aby potwierdzić sygnał jako planetę wymagane są co najmniej trzy tranzyty. Potrzebne są również obserwacje przez teleskopy naziemne dla potwierdzenia, że kandydatka jest planetą.

    Spektroskopowe obserwacje naziemne zostały na potrzeby badań przeprowadzone za pomocą Nordyckiego Teleskopu Optycznego (NOT) na wyspie La Palma w archipelagu Wysp Kanaryjskich oraz trzech teleskopów w USA: Obserwatorium Freda Lawrence'a Whipple'a (FLWO) na górze Mount Hopkins w Arizonie, Obserwatorium McDonalda Uniwersytetu Teksasu w Austin oraz Obserwatorium W. M. Kecka na szczycie Mauna Kea na Hawajach.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Gliese 674 b (GJ 674 b) – planeta pozasłoneczna krążąca wokół czerwonego karła Gliese 674, położonego ok. 15 lat świetlnych od Słońca. Niewielka masa tej planety (co najmniej 11,8 masy Ziemi) sugeruje, że może ona być niewielką planetą gazową – gorącym neptunem, lub też skalistą superziemią. Na korzyść tej pierwszej hipotezy przemawia niska metaliczność gwiazdy, ponieważ planety skaliste potrzebują ciężkich pierwiastków jako budulca. Superziemia – planeta pozasłoneczna o masie większej od masy Ziemi i należąca do typu planet skalistych. W zależności od definicji, masa tego typu planety może wahać się od 1 do 10, lub 5 do 10 mas Ziemi. Oznaczenie „superziemia” nie oznacza, że z pewnością na powierzchni planety panują warunki zbliżone do ziemskich. Definicja dotyczy tylko typu planety (skalista) i masy (większej od masy Ziemi). Ocenia się, że promień superziemi może być do 3 razy większy niż promień Ziemi, jednak największe z nich są najprawdopodobniej planetami oceanicznymi o niskiej gęstości. Ultra-short-period planets (USPP) – klasa planet pozasłonecznych o bardzo krótkim okresie orbitalnym, o długości poniżej jednego dnia ziemskiego. Znane obiekty USPP występują tylko wokół gwiazd o masie mniejszej niż 0,88 mas Słońca. Niewielkie planety orbitujące tak blisko większych i jaśniejszych gwiazd zapewne szybko wyparowują.

    Gliese 163 c – planeta krążąca wokół czerwonego karła Gliese 163 w tzw. ekosferze, czyli potencjalnie spełniająca warunki do zaistnienia na niej życia podobnego do ziemskiego. Gwiazda macierzysta planety oddalona jest od Słońca o 15 parseków (ok. 49 lat świetlnych) i znajduje się w konstelacji Złotej Ryby. Planeta ma masę ok. 6,9 razy większą od masy Ziemi, natomiast promień od 1,8 do 2,4 promienia Ziemi, stąd też sklasyfikowana została jako superziemia. Odkrycia planety dokonał w 2012 roku zespół europejskich astronomów za pośrednictwem obserwatorium w La Silla w Chile biorącego udział w misji High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher. Astronomia optyczna jest działem astronomii obserwacyjnej badającym promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie światła widzialnego oraz pobliskich zakresów widma elektromagnetycznegopodczerwieni i ultrafioletu, docierające od ciał niebieskich. Obecnie obiektami badań astronomii optycznej są planety Układu Słonecznego, księżyce, planetoidy, gwiazdy, gromady gwiazd, mgławice i całe Galaktyki. Współczesne teleskopy nie są jeszcze w stanie obserwować (poza nielicznymi wyjątkami) planet pozasłonecznych, planowane są jednak urządzenia oraz misje kosmiczne, mające na celu takie badania (E-ELT, Terrestrial Planet Finder). Astronomia optyczna posługuje się kilkoma zasadniczymi metodami obserwacji:

    Hipotetyczne planety – planety, które nie istnieją w rzeczywistości (bądź ich istnienie jest podawane w wątpliwość). Na przestrzeni wieków astronomowie spekulowali istnienie wielu planet, często spekulacje owe szły w parze z odkryciami naukowymi. Do najczęściej wymienianych planet hipotetycznych należą Wulkan, Terraluna, Faeton, Uraneptun i Planeta X. Planeta okołopodwójna – planeta orbitująca wokół obu składników gwiazdy podwójnej. Nazywa się je również planetami typu P, w odróżnieniu od planet typu S, również występujących w układach podwójnych gwiazd, ale okrążających tylko jeden składnik układu.

    Atmosfera — gazowa powłoka otaczająca ciało niebieskie o masie wystarczającej do utrzymywania warstwy gazów w wyniku działania grawitacji. Atmosfery posiadają planety typu ziemskiego i największe księżyce planet; w przypadku planet-olbrzymów, takich jak Jowisz, oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora. Chronologiczny wykaz odkryć planet, planet karłowatych i ich księżyców w Układzie Słonecznym przedstawia w postaci tabelarycznej chronologiczny przegląd odkryć głównych obiektów w Układzie Słonecznym, takich jak: planety, planety karłowate i ich księżyce.

    Poświata niebieska − bardzo słaba emisja światła, której źródłem jest atmosfera planety. W przypadku Ziemi, powoduje ona, że nocne niebo nigdy nie jest całkowicie czarne, nawet po odjęciu światła gwiazd, czy światła słonecznego rozproszonego przez dzienną stronę planety.

    Planeta (późnołac. planeta, od gr. πλανήτ- planét-, πλανής planés, nowogr. πλανήτης planétes; dosł. „wędrowiec” od πλανάσθαι planásthai, wędrować) – zgodnie z definicją Międzynarodowej Unii Astronomicznejobiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w którego wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe, wystarczająco duży, aby uzyskać prawie kulisty kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity. W odróżnieniu od gwiazd, świecących światłem własnym, planety świecą światłem odbitym.

    Egzoksiężyc – naturalny satelita orbitujący wokół planety pozasłonecznej lub innego podobnego obiektu nieznajdującego się w Układzie Słonecznym. Dotychczas (2012) nie odkryto jeszcze egzoksiężyców, ale, biorąc pod uwagę istnienie licznych księżyców w naszym układzie planetarnym, wnioskuje się, że najprawdopodobniej istnieją one także wokół niektórych planet pozasłonecznych. Większość dotychczas odkrytych planet pozasłonecznych należy do typu gazowych olbrzymów, które w Układzie Słonecznym mają liczne naturalne satelity (zobacz listy naturalnych satelitów Jowisza i Saturna). Egzoksiężyc – naturalny satelita orbitujący wokół planety pozasłonecznej lub innego podobnego obiektu nieznajdującego się w Układzie Słonecznym. Dotychczas (grudzień 2013) odkryto prawdopodobnie jeden egzoksiężyc dzięki metodzie soczewkowania grawitacyjnego, oznaczony jako MOA-2011-BLG-262, ale, biorąc pod uwagę istnienie licznych księżyców w naszym układzie planetarnym, wnioskuje się, że najprawdopodobniej istnieją one także wokół wielu innych planet pozasłonecznych. Większość dotychczas odkrytych planet pozasłonecznych należy do typu gazowych olbrzymów, które w Układzie Słonecznym mają liczne naturalne satelity (zobacz listy naturalnych satelitów Jowisza i Saturna).

    HD 40307 g – planeta pozasłoneczna najprawdopodobniej typu superziemia, orbitująca wokół gwiazdy HD 40307. Odkryta została w 2012 metodą pomiaru zmian prędkości radialnej przy pomocy urządzenia HARPS należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Masa planety wynosi przynajmniej 7,1 masy Ziemi, krąży ona w ekosferze gwiazdy. Gliese 876 d – planeta pozasłoneczna typu superziemia orbitująca wokół gwiazdy Gliese 876. Kiedy jej odkrycie zostało potwierdzone 13 czerwca 2005 roku, była najmniejszą znaną planetą pozasłoneczną, obiegającą "zwykłą" gwiazdę. Poprzednie planety skaliste o podobnych rozmiarach zostały odkryte wokół pulsara PSR B1257+12 w roku 1992. Planety odkrywane przez kolejne 13 lat zawsze okazywały się ciałami o rozmiarach zbliżonych do Jowisza, niepodobnymi do Ziemi.

    WASP-12 b – planeta pozasłoneczna typu gorący jowisz odkryta w 2008 w ramach programu WASP, znajdująca się w odległości ok. 1200 lat świetlnych od Ziemi. Orbituje wokół gwiazdy macierzystej w odległości zaledwie 0,0208 j.a. (1/50 odległości Ziemi od Słońca). Jeden "rok" (okres orbitalny) wynosi 1,09 ziemskiego dnia. Temperatura na powierzchni planety wynosi ok. 2500K. Tak mała odległość planety od jej gwiazdy powoduje że jest ona zniekształcana i niszczona przez swoją gwiazdę. Planeta ta ma masę wynoszącą 1,4 masy Jowisza i średnicę 1,8 średnicy Jowisza. Objętość WASP-12 b jest sześciokrotnie większa od Jowisza. Mechanizmem prowadzącym do "nadęcia" planety do tak nieoczekiwanych wymiarów są siły pływowe wywołane grawitacją gwiazdy macierzystej.

    Dodano: 18.06.2012. 18:49  


    Najnowsze