Gazowe mini-Neptuny zdatne do zamieszkania?

Większość gwiazd w naszej galaktyce to obiekty małomasywne, zwane także karłami typu M. Mniejsze i ciemniejsze niż nasze Słońce, posiadające w bliższej odległości od siebie ekosferę, są dobrym celem do badań i znalezienia potencjalnych planet zdatnych do zamieszkania. Astronomowie spodziewają się znaleźć w nadchodzących latach więcej planet podobnych do Ziemi lub tzw. super-ziemie znajdujące się w ekosferach tych gwiazd. Ważne aby się dowiedzieć, czy jest możliwe istnienie życia na tych planetach. Super-ziemia to planeta masywniejsza od Ziemi, ale mniej masywna niż gazowe olbrzymy takie jak Neptun czy Uran.

Ponieważ planety, które krążą wokół karłów typu M w ich ekosferze, znajdują się znacznie bliżej swoich macierzystych gwiazd niż Ziemia od Słońca, to siły pływowe działające na ich powierzchniach są również silniejsze. Odpowiedzialna za nie jest siła grawitacyjna gwiazdy. W przypadku Ziemi za siły pływowe odpowiedzialne są Słońce i Księżyc. Przez ich działanie na Ziemi występują przypływy i odpływy wód oceanicznych. Siły te powodują tarcie we wnętrzu planety wydzielające ogromne ilości energii. Jej wynikiem może być aktywność wulkaniczna na powierzchni planety, a w niektórych przypadkach może powodować jej podgrzanie w wyniku czego wyparują oceany niwecząc szansę na powstanie życia. Taki wpływ gwiazdy może także zmniejszyć szanse na powstanie życia na planetach krążących wokół małomasywnych gwiazd. Karły typu M gdy są młode, są jasne i emitują ogromne ilości wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego oraz ultrafioletowego. Może to powodować podgrzewanie górnych warstw atmosfery planety co prowadzi do powstawania silnych wiatrów, które ją całkowicie osłabiają. W wyniku tego cała woda może zostać usunięta z powierzchni w ciągu zaledwie kilkuset milionów lat od momentu powstania planety.

Dzięki modelowaniu komputerowemu astronomowie doszli do wniosku, że siły pływowe i ucieczka atmosfery mogą czasami tak ukształtować planetę, że ta stanie się mini-Neptunem, potencjalnie nadającym się do zamieszkania globem. Jak dochodzi do takiej transformacji? Mini-Neptuny tworzą się zazwyczaj z dala od swoich macierzystych gwiazd, z cząsteczek lodu połączonych z wodorem i helem w postaci gazowej, w ogromnych ilościach, tworząc lodowe lub skaliste jądro otoczone masywną gazową atmosferą. Siły pływowe mogą spowodować migrację mini-Neptuna w pobliże jej macierzystej, gorącej gwiazdy, do ekosfery, gdzie będzie narażona na silne działanie promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego. Proces ten może prowadzić do utraty gazów z atmosfery, czasem pozostawiając wolny od wodoru zimny, skalisty glob krążący w ekosferze. Astronomowie nazywają taki twór “odparowanym jądrem zdatnym do zaistnienia na nim życia”. Planeta taka może na swojej powierzchni posiadać wodę, ponieważ jej jądro jest bogate w lód.

Aby planeta była zdatna do zamieszkania musi być spełnionych jeszcze kilka innych warunków. Jednym z nich jest powstanie w atmosferze możliwości recyklingu składników odżywczych na całym globie. Innym warunkiem jest odpowiedni czas. Jeżeli planeta zacznie tracić wodór i hel zbyt wolno w trakcie jej formowania się, pokrywa gazowa zacznie dominować i skalisty, ziemski świat nie będzie mógł powstać. Natomiast jeżeli planeta straci wodór zbyt szybko może się okazać, że cała woda uleci w przestrzeń. Wynika z tego że transformacja z mini-Neptuna w planetę podobną do Ziemi może być drogą do powstania warunków sprzyjających rozwojowi życia na planetach krążących wokół karła typu M. Jednak to, czy planety te są zdatne do życia dowiemy się z przyszłych badań.

Źródło:
Astrobiology

Urania - Postępy Astronomii

Wiatr galaktyczny z jądra Drogi Mlecznej jest rozpędzany do 3 mln km/h

Jakieś 3 miliony lat temu w jądrze naszej Galaktyki miał miejsce ogromny wybuch, w wyniku którego gaz i materia zostały wyrzucone zeń z prędkością 3 milionów km/h. Teraz dzięki teleskopowi Hubble’a astronomowie są świadkami jego następstw. Kłęby chmur gazu wznoszą się na wysokość 30.000 lat świetlnych nad i pod płaszczyznę dysku Drogi Mlecznej. Ogromne struktury zostały odkryte pięć lat temu jako poświata promieniowania gamma zwrócona w kierunku centrum Galaktyki. Podobny balon zaobserwowano również w promieniach rentgenowskich i falach radiowych. Jednak dopiero dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble’a astronomowie byli w stanie po raz pierwszy zmierzyć prędkość i skład tego tworu. Teraz próbują obliczyć masę materii wydmuchiwanej z Galaktyki, co pozwoli ustalić przyczynę tego wybuchu.

Astronomowie rozpatrują dwa możliwe scenariusze pochodzenia tych dwubiegunowych płatków: burza lub nowo rodzące się gwiazdy w Drodze Mlecznej, bądź też wybuch supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w jej centrum. Naukowcy już widywali wiatr gazowy złożony ze strumienia naładowanych cząstek emanujący z jąder innych galaktyk, jednak jeżeli chodzi o naszą własną jest to widok unikalny. Dzięki temu, że zjawisko zaobserwowano w odległości zaledwie 25.000 lat świetlnych od nas, w naszej Galaktyce to astronomowie mogą dokładnie badać jego szczegóły oraz strukturę. Mogą zobaczyć jak duże są pęcherzyki i zmierzyć je sprawdzając przy okazji, jaką część nieba pokrywają.

Bąble Fermiego, bo tak nazwano tę strukturę zostały pierwszy raz dostrzeżone w 2010 roku przy pomocy Fermi Gamma-ray Space Telescope. Detekcja promieniowania gamma o wysokiej energii sugeruje, że gwałtowne wydarzenie w jądrze galaktyki rozpoczęło agresywny wyrzut gazu w przestrzeń kosmiczną. Aby zdobyć więcej informacji na jego temat astronomowie użyli spektrografu Hubble’a Cosmic Origins Spectrograph (COS) do zbadania światła ultrafioletowego pochodzącego z odległego kwazaru znajdującego się w północnej bańce. Światło docierające do nas z płatka niesie informacje o prędkości, składzie i temperaturze gazu rozszerzającego się wewnątrz bańki, które mogą być potwierdzone jedynie przez COS. Widma badane przez COS wykazują, że pędzi on z prędkością około 3 milionów km/h.

Dzięki danym z COS astronomowie mogli po raz pierwszy zmierzyć skład materii przetwarzanej w gazowy obłok. Wykryto w nim krzem, węgiel i aluminium, co oznacza że gaz jest wzbogacony o ciężkie pierwiastki wytwarzane wewnątrz gwiazd czy też będące pozostałością z czasu formowania się gwiazd. Pomiary temperatury wskazują na 17.500 stopni C, czyli znacznie mniej niż większość supergorącego wypływającego gazu, którego temperaturę szacuje się na 18.000 stopni. Jest to pierwszy wynik badania dwudziestu odległych kwazarów, których światło przechodzi wewnątrz lub na zewnątrz Bąbli Fermiego. Analiza pełnej próbki wykaże, ile masy jest w rzeczywistości wyrzucane. Następnie astronomowie mogą porównać wypływającą masę z prędkościami w różnych miejscach pęcherzy by określić ilość energii potrzebnej do napędzenia wybuchu i ewentualnie jego pochodzenia. Jeden ze scenariuszy sugeruje, że gwiazda bądź grupa gwiazd opada na supermasywną czarną dziurę wewnątrz Galaktyki. W trakcie tego procesu supergorący gaz jest wypychany w przestrzeń kosmiczną. Ponieważ bąble żyją krótko w porównaniu z wiekiem Galaktyki, sugeruje to że zjawisko może być powtarzalne w historii naszej Drogi Mlecznej. Cokolwiek powoduje jej wyzwalanie prawdopodobnie pojawia się epizodycznie, być może jedynie wtedy, gdy czarna dziura pożera stężoną materię. Wiatr galaktyczny jest powszechny w procesie formowania się gwiazd w galaktykach, takich jak M82, które tworzą gwiazdy w swoich jądrach. Pomimo, że w Drodze Mlecznej powstaje obecnie niewiele gwiazd, rzędu 1-2 rocznie, w pobliżu jądra Galaktyki rejestrowane jest wysokie natężenie ich powstawania.

Źródło:
Hubblesite

Urania - Postępy Astronomii

Kolejne planety w strefie zamieszkałej odkryte dzięki misji Kepler

Kosmiczny Teleskop Keplera monitoruje ponad 150.000 gwiazd. Spośród ponad 4.000 kandydatów na planety oczekujących na dalsze badania - 1.000 zostało już potwierdzonych. Wśród nich osiem stanowią obiekty wielkości Ziemi krążące wokół gwiazd podobnych do Słońca, w tak zwanej ekostrefie (habitable zone - taka strefa wokół gwiazdy, w której na planecie krążącej w tym rejonie może występować woda w stanie ciekłym). Dwie z tych planet są prawdopodobnie skaliste (tak jak Ziemia).

Aby ustalić, czy planeta składa się ze skał, wody czy gazu naukowcy muszą znać jej rozmiar oraz masę. Jeśli nie mogą bezpośrednio ustalić masy, mogą wywnioskować z czego jest zbudowana na podstawie jej rozmiaru. Dwie spośród potwierdzonych planet - Kepler-438b i Kepler-442b mają około 1,5 średnicy Ziemi. Kepler-438b znajduje się w odległości 475 lat świetlnych od nas, ma 12% większą średnicę niż Ziemia i okrąża swoja macierzystą gwiazdę w czasie 35,2 dnia. Natomiast Kepler-442b to planeta 33% większa od Ziemi, oddalona od nas o 1100 lat świetlnych, okrążająca swoją gwiazdę raz na 112 dni. Obie planety krążą wokół gwiazd mniejszych i chłodniejszych niż nasze Słońce (czerwone karły). W efekcie ich ekostrefy znajdują się bliżej nich niż ma to miejsce w przypadku naszej dziennej gwiazdy. Dzięki misji Kepler odkrywa się coraz więcej planet podobnych do naszej planety, a badacze misji szukają bliźniaczki Ziemi krążącej wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Astronomowie z NASA chcą się przekonać, jak często planety skaliste typu ziemskiego krążące wokół gwiazdy podobnej do Słońca i będące w strefie zamieszkałej występują w kosmosie.

Źródło: NASA

Urania - Postępy Astronomii