Cukurvates planētas

By | marts 11, 2022

An eksoplaneta ir planēta, kas ir attālas zvaigznes pēcnācējs un atrodas ārpus mūsu Saules sistēmas. Dažas no šīm svešzemju pasaulēm atgādina planētas, kas apdzīvo mūsu Saules ģimeni, bet citas ir tik atšķirīgas, ka tās ir patiesas “neparastas bumbas” — atšķirībā no tā, ko astronomi ir novērojuši mūsu Saules sistēmā. Meklējot tālu citplanētiešu pasaules aiz mūsu Zvaigznes, astronomi ir nonākuši pie neizbēgama secinājuma, ka planētas var sastāvēt no gandrīz jebkā. 2019. gada decembrī astronomu komanda paziņoja par pilnīgi jaunas planētas klases atklāšanu, kas nav līdzīga jebkad agrāk. Šīs “uzpūstās” dīvainās bumbas ir tik uzpūstas, ka ir gandrīz tikpat lielas kā Jupiters, bet tikai 1/100 no tā masas.

Dzīvsudrabs, Venera, Zeme un Marss ir sauszemes planētas kas apdzīvo mūsu pašu Saules sistēmu. Pretstatā tam, masīvākā no ārējo planētu kvarteta Jupiters un Saturns ir klasificētas kā gāzes giganti. Urāns un Neptūns, divas visattālākās no milzīgajām planētām, pēc sastāva atšķiras no gāzes giganti, un tiek klasificēti kā ledus milži.

Kvartets no sauszemes planētas, tāpat kā mūsu Zeme, ir cietas pasaules, kas galvenokārt sastāv no silikāta iežiem vai metāliem. Visas četras pasaules gozējas siltajā un labi apgaismotajā mūsu Saules sistēmas iekšējā reģionā un ir relatīvi tuvu mūsu Saulei. Tie atrodas starp mūsu roiling, broiling Star un Galvenā asteroīdu josta kas atrodas starp Marsu un Jupiteru.

Milzīgais duets gāzes gigantiJupiters un Saturns, ir ar gāzi piekrautas pasaules, kas galvenokārt sastāv no ūdeņraža un hēlija. Gāzes giganti dažreiz tiek sauktas par “neveiksmīgām zvaigznēm”. Tas ir tāpēc, ka tie satur tādus pašus pamatelementus kā zvaigzne.

Deviņdesmitajos gados astronomi saprata, ka Urāns un Neptūns patiešām ir atšķirīga planētu klase, atšķirībā no diviem daudz lielākajiem gāzveida brāļiem un māsām. Šis skaistais zilganais duets tiek klasificēts kā ledus milži. Ledus milži galvenokārt sastāv no elementiem, kas ir smagāki par ūdeņradi un hēliju, kas ir divi vieglākie atomu elementi. Šīs divas tālās pasaules sastāv no smagākiem atomu elementiem, piemēram, skābekļa, oglekļa, sēra un slāpekļa.

“Catton candy” citplanētiešu pasaules pašlaik tiek sauktas par Super Puffs. Šīs uzpūstās planētas varētu būt īslaicīga pārejas fāze planētu evolūcijā. Tā kā šī fāze ir īsa, tas varētu izskaidrot, kāpēc astronomi mūsu Saules sistēmā neredz neko līdzīgu. Ir ierosināts, ka Super Puffs var būt dzimuši daudz tālāk no savām zvaigznēm un pēc tam migrējuši uz iekšu pret savu zvaigžņu vecāku siltumu un siltumu. Šajā brīdī to zema blīvuma ūdeņraža un hēlija atmosfēra izlido telpā starp planētām. Nākotnē, iespējams, paliks daudz mazākas planētas, lai pastāstītu savu stāstu.

Mūsu zvaigznei pazīstamās planētas

2019. gada 1. decembrī ir 4135 apstiprinātas eksoplanētas, kas apdzīvo 3073 sistēmas, no kurām 673 ir vairāk nekā viena vientuļa planēta. Dažām no šīm planētām ir liela līdzība ar planētām, kas ir mūsu Zvaigžņu pazīstamajā lielo planētu saimē, savukārt citas ir tik eksotiskas, ka astronomi nekad nebija sapņojuši, ka šādas pasaules varētu pastāvēt – līdz tās tika atklātas.

Trīs galveno planētu klases mūsu Saules sistēmā atšķiras viena no otras. Iekšējā kvartets sauszemes planētas visām ir cieta virsma, kas padara tos ļoti atšķirīgus no ārējo gāzveida planētu kvarteta — abas gāzes milži un abi ledus milži. Četras lielākās ārējās planētas satur zināmu ūdeņraža, hēlija un ūdens kombināciju, kas pastāv dažādos fizikālos stāvokļos.

Visas mūsu Saules sistēmas sauszemes planētas sporta veids ir tāds pats pamata struktūras veids. Tas nozīmē, ka visām četrām mazajām, akmeņainām planētām ir centrālais metālisks kodols, kas sastāv galvenokārt no dzelzs ar apkārtējo silikāta apvalku. Zemes Mēness ir līdzīgs četrām galvenajām iekšējām planētām, taču tam ir daudz mazāks dzelzs kodols.

Mūsu Saules sistēmas pirmajos gados, kad tā pirmo reizi veidojās, to, iespējams, bija daudz vairāk sauszemes planētas. Tomēr lielākā daļa no šīm senajām sauszemes planetesimāli tiek uzskatīts, ka tie ir sadūrušies un saplūduši viens ar otru…vai tika bez ceremonijām izdzīti no mūsu Saules sistēmas ar četriem esošajiem sauszemes planētas.

Divi ar gāzi pārklātie behemoti, Jupiters un Saturns, gandrīz pilnībā sastāv no ūdeņraža un hēlija, un smagāki atomu elementi veido 3 līdz 13 procentus no masas. Tie divi gāzes gigants Tiek uzskatīts, ka ārējās Saules sistēmas iedzīvotāji sastāv no ārējā molekulārā ūdeņraža slāņa, kas ieskauj metāliskā ūdeņraža slāni. Tiek uzskatīts, ka milzīgajam duetam ir arī izkusuši akmeņaini serdeņi. Viņu ūdeņraža atmosfēras attālākais reģions sastāv no daudziem redzamu mākoņu slāņiem, kas galvenokārt sastāv no ūdens un amonjaka. Metāla ūdeņraža slānis veido lielāko daļu katras no abām planētām, un to sauc par “metālisku”, jo ļoti lielais spiediens liek ūdeņradim pārveidoties par elektrisko vadītāju. Tiek uzskatīts, ka milzu dueta serdeņi sastāv no smagākiem elementiem tik ļoti augstā temperatūrā, ka to īpašības nav labi saprotamas.

Urāns un Neptūns ir divas visattālākās milzu planētas, un tās galvenokārt sastāv no elementiem, kas ir smagāki par ūdeņradi un hēliju. Astrofizikā un planētu zinātnē termins “ledus” attiecas uz gaistošiem ķīmiskiem savienojumiem ar sasalšanas temperatūru virs aptuveni 100 K, piemēram, ūdeni, metānu vai amonjaku, ar sasalšanas temperatūru attiecīgi 273K, 91K un 195K.

Sastāvā esošās cietās vielas, ko veido divi ledus milži iespējams, jau bija cietas vielas, kad tās veidošanās laikā tika iekļautas duetā vai nu tieši ledus veidā, vai arī tika iesprostotas ūdens ledū. Pašlaik ļoti maz ūdens Urānā un Neptūnā ir palicis ledus veidā. Tā vietā ūdens pārsvarā pastāv kā superkritisks šķidrums temperatūrā un spiedienā duetā.

The ledus milži sastāv tikai no aptuveni 20% ūdeņraža un hēlija masas, kas ir krasā pretstatā mūsu Saules sistēmas gāzes milžiJupiters un Saturns, kuru masas abos ir vairāk nekā 90% ūdeņraža un hēlija.

“Super Puff” planētu dīvainais gadījums

Noslēpumainais super puff planētas dažkārt dēvē par “cukurvates planētām”, jo tām ir vates konfektes blīvums. Jauni dati iegūti no NASA Habla kosmiskais teleskops (HST) ir sniegušas pirmās vērtīgās norādes par šo pūšamo planētu dueta ķīmiju, kuras abas atrodas Kepler 51 sistēma. Šajā konkrētajā eksoplanetu sistēmā faktiski ir trio super puffs orbītā ap jauneklīgu Saulei līdzīgu zvaigzni. Pati sistēma tika atklāta NASA planētu medībās Keplera kosmiskais teleskops 2012. gadā. Tomēr tikai 2014. gadā tika noteikts ārkārtīgi zemais šo “kokvilnas konfekšu” eksotisko pasauļu blīvums — par lielu izbrīnu daudziem planētu zinātniekiem.

Nesenais HST novērojumi ļāva astronomu komandai precīzāk noteikt šo planētu izmēru un masas aprēķinus, neatkarīgi apstiprinot to ārkārtīgi zemā blīvuma “pūsto” raksturu. Lai gan šīs dīvainās “kokvilnas konfekšu” pasaules ir ne vairāk kā vairākas reizes lielākas par mūsu pašu planētas masu, to ūdeņraža un hēlija atmosfēra ir tik uzpūsta, ka tā ir gandrīz mūsu Saules sistēmas lentveida behemota Jupitera lielumā. Lai gan super puffs ir gandrīz Jovian izmēra, tie ir aptuveni simts reizes vieglāki masas ziņā.

Kā un kāpēc šīs eksotikas atmosfēras super puffs paplašināts uz āru nav zināms. Tomēr to uzpūstā atmosfēra ir padarījusi tos par īpaši aizraujošiem mērķiem turpmākiem atmosfēras pētījumiem. Izmantojot HSTastronomu komanda devās tālāku pavedienu meklējumos.Viņus īpaši interesēja ūdens meklēšana planētu atmosfērās Keplers 51 b un 51. d. HST novēroja planētas, kad tās tranzītā (pagāja priekšā) viņu vecāku zvaigznes mirdzošajai sejai. Zinātnieku mērķis bija pamanīt savu saulrietu infrasarkano krāsu, tādējādi nosakot gaismas daudzumu, ko atmosfēra absorbē infrasarkanajā gaismā. Šāda veida novērojumi ļauj planētu zinātniekiem meklēt planētas ķīmisko sastāvdaļu, piemēram, ūdens, pazīmes.

The HST astronomi bija pārsteigti, atklājot, ka abu planētu spektros nebija nekādu ķīmisku raksturu. Zinātnieki šo rezultātu attiecināja uz daļiņu mākoņiem, kas peld augstu atmosfērā. “Tas bija pilnīgi negaidīti. Mēs bijām plānojuši novērot lielas ūdens absorbcijas īpašības, taču tās vienkārši nebija. Mēs bijām aptumšoti,” komentēja Dr. Džesika Libija-Roberta 2019. gada decembrī Habla observatorijas preses relīze. Dr. Libija-Robertsa ir no Kolorādo universitātes Boulderā.

Atšķirībā no pašas Zemes ūdens mākoņiem, “kokvilnas konfekšu” planētu mākoņus var veidot sāls kristāli vai fotoķīmiski dūmi, līdzīgi tiem, kas atrodami uz Saturna lielākā pavadoņa Titāna. Titāna virsmu klāj biezs zeltaini oranžs ogļūdeņraža smogs.

Mākoņi, kas pieder abiem Keplers 51 b un 51. d pretoties citām zemas masas gāzveida planētām, kas atrodas ārpus mūsu Saules sistēmas. Salīdzinot “kokvilnas konfekšu” planētu plakanos spektrus ar citu planētu spektriem, astronomi spēja izvirzīt hipotēzi, ka mākoņu un dūmaku veidošanās ir saistīta ar planētas temperatūru – jo planēta ir vēsāka, jo mākoņaināka. tas kļūst.

Astronomi arī pētīja iespēju, ka šīs planētas patiesībā nebija super puffs pavisam. Gravitācijas pievilkšanās starp planētām izraisa nelielas izmaiņas to orbītas periodos. Šo laika efektu rezultātā var noteikt planētu masas. Apvienojot laika variācijas, kad planēta peld savas mātes zvaigznes ugunīgās sejas priekšā (tranzītā) ar tiem tranzītiem, ko novēro Keplera kosmiskais teleskops, zinātnieki spēja labāk ierobežot planētu masas un sistēmas dinamiku. Viņu rezultāti izrādījās saskanīgi ar iepriekš izmērītajiem Keplers 51 b. Tomēr viņi to atklāja Kepler 51 d bija nedaudz mazāk masīva (vai planēta bija vēl pufīgāka), nekā noteikts iepriekš.

Visbeidzot, komanda nonāca pie secinājuma, ka šo planētu zemais blīvums daļēji ir sistēmas jaunā vecuma rezultāts, kas ir tikai 500 miljonus gadu vecs. Salīdzinājumam, mūsu pašu Saule dzima pirms 4,6 miljardiem gadu . Modeļi liecina, ka šīs “kokvilnas konfekšu” planētas veidojās ārpus tā, ko sauc par zvaigzni sniega līnija. Zvaigznes sniega līnija ir iespējamo orbītu reģions, kurā var izdzīvot ledus materiāli. Šīs jauneklīgās sistēmas planētas galu galā migrēja uz iekšpusi pret savu zvaigžņu vecāku tādā veidā, kas tiek salīdzināts ar “dzelzceļa vagonu virkni”.

Tā kā planētas tagad ir daudz tuvāk zvaigznei, to zemā blīvuma atmosfērai vajadzētu iztvaikot kosmosā dažu nākamo miljardu gadu laikā. Izmantojot planētu evolūcijas modeļus, astronomu komanda to pierādīja Keplers 51 b– planēta, kas ir vistuvāk savai zvaigznei, pēc apmēram miljarda gadu izskatīsies pēc mazākas un karstākas mūsu Saules sistēmas Neptūna versijas. Šis konkrētais eksoplanetu veids ir diezgan izplatīts visā mūsu Piena Ceļa galaktikā. Tomēr šķiet, ka Keplers 51 d, kas atrodas tālāk no savas vecākzvaigznes, arī turpmāk būs zema blīvuma dīvaino bumbu pasaule, lai gan tā gan saruks, gan zaudēs nelielu daļu no savas pūšamās atmosfēras. “Šī sistēma piedāvā unikālu laboratoriju, lai pārbaudītu agrīnās planētas evolūcijas teorijas,” komentēja Dr. Zaks Berta-Tompsons 2019. gada decembrī Habla observatorijas preses relīze. Dr. Berta-Tompsone ir arī Kolorādo Universitātes Boulderā.

Astronomi beidzot varēs noteikt atmosfēras sastāvu duetam uzpūstas planētas ar NASA gaidāmo Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST). JWST būs jutīga pret garākiem gaismas infrasarkano staru viļņu garumiem un, iespējams, spēs izurbties cauri mākoņu slāņiem. Nākotnes novērojumi ar šo teleskopu varētu parādīt jaunu gaismu pufīgs oddballs faktiski sastāv no, tādējādi atrisinot intriģējošu noslēpumu.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.