Przejdź do głównej zawartości

Propozycja nowej definicja planety

Naukowcy już rozumieją, gdzie kończą się duże planety i zaczynają brązowe karły – odkrycie, które na nowo może definiować termin „planeta”.


Niewiele pojęć w astronomii dzieli tak, jak słowo „planeta”. Chociaż degradacja Plutona w 2006 r. od dawna jest w centrum uwagi, inne wielkie światy także wchodzą w grę. Rzeczywiście, naukowcy długo zastanawiali się, jak masywna może być planeta, zanim przestanie być uważana za planetę.

W artykule opublikowanym niedawno w The Astrophysical Journal, Kevin Schlaufman (Johns Hopkins University) wyznaczył górną granicę planety pomiędzy 4 a 10 masami Jowisza. Każdy bardziej masywny obiekt nie jest planetą a brązowym karłem – tak zwaną „nieudaną gwiazdą”.

Chociaż wyniki nie spowodują przeklasyfikowania żadnych planet w Układzie Słonecznym, mają one ogromne znaczenie dla tego, jak formują się olbrzymie egzoplanety i brązowe karły. 

Odkrycie linii podziału między dużymi planetami a brązowymi karłami – lub masy, przy której kończy się jedna a zaczyna druga – pomaga szukać fundamentalnych różnic między tymi dwoma obiektami. Chociaż ich rozmiar wydaje się podobny, wielu naukowców spekulowało, że formują się one zupełnie inaczej.

Planety podobne do Jowisza rozwijają się w procesie zwanym akrecją rdzenia. Najpierw ogromne ilości lodu i skał zderzają się i sklejają, tworząc skalisty zarodek, tak masywny jak Ziemia. Następnie ściąga on gaz z dysku protoplanetarnego na siebie, aż zostanie osłonięty masywną powłoką wodoru i helu. Jednak brązowe karły tworzą się odwrotnie, podobnie jak gwiazdy, zapadając się bezpośrednio z obłoku gazu.

Przynajmniej taka jest hipoteza. Jeżeli to prawda, planety podobne do Jowisza będą znacznie łatwiej powstawać w dyskach protoplanetarnych, które są bogate w pierwiastki ciężkie. To dlatego, że pierwiastki te są fundamentalne dla budowy skał, które formują jądra planetarne. Tak więc, jeżeli będzie więcej ciężkich pierwiastków, będzie więcej planet podobnych do Jowisza – i to jest coś, co astronomowie powinni wykryć.  

Już wcześniej były wskazówki w danych. Jednak astronomowie nie byli w stanie jeszcze stwierdzić, czy są one prawdziwe. „Ludzkie oko jest bardzo dobre w widzeniu wzorców nawet wtedy, gdy te nie istnieją, więc śledzenie ich z większą rygorystyką i solidną metodologią statystyczną jest zdecydowanie najlepszą drogą” – mówi Gregory Laughlin (Yale University), który nie uczestniczył w badaniu.

Dokładnie to robił Schlaufman. Odkrył, że w 146 wyselekcjonowanych układach planetarnych obiekty o masach poniżej 4-10 mas Jowisza mają tendencję do formowania się wokół gwiazd, więc bezpośredni kolaps jest prawdopodobnie odpowiedzialny za ich formowanie. Podział oznacza, że obiekt poniżej dziesięciu mas Jowisza jest prawdopodobnie planetą, a obiekt powyżej tej masy jest brązowym karłem.

Schlaufman oparł swoją definicję na fizyce tworzenia się planet. „Jeżeli to wyznacza granicę tego, jak duże rzeczy mogą rosnąć dzięki jednemu mechanizmowi w porównaniu z innymi, myślę, że jest to z natury interesujące. Powinno nam to pomóc wysunąć teorie dotyczące formowania się brązowych karłów oraz planet” – mówi Kaitlin Kratter (University of Arizona).

Jeżeli chodzi o nadrzędne implikacje, Schlaufman nie poprzestaje na tym. Twierdzi także, że jeżeli zna się największą możliwą masę dla planety, można pracować wstecz, aby określić wielkość dysku protoplanetarnego, w którym się ona uformowała. 

To może pomóc rozwiązać fundamentalną kwestię w modelach teoretycznych, które pokazują, że nowo narodzone planety będą wchodzić w interakcje z dyskiem protoplanetarnym, tracić moment pędu i gwałtownie skręcać na swoją gwiazdę macierzystą – wszystko to w ciągu 10 000 lat po swoim powstaniu. Nie zgadza się to z obserwacjami, biorąc pod uwagę, że widzimy wiele starych planet wielkości Jowisza. Oczywiście coś musi powstrzymywać tę wewnętrzną migrację.

Schlaufman uważa, że ma odpowiedź. Sugeruje, że dyski protoplanetarne, które mogą tworzyć planety jedynie o masach 4-10 mas Jowisza, będą miały wyjątkową właściwość: albo mają niską gęstość powierzchniową, albo są nieefektywne w przenoszeniu momentu pędu. W obu przypadkach dysk zatrzyma wewnętrzną spiralę planet podobnych do Jowisza, aby przetrwały wystarczająco długo, byśmy mogli je zobaczyć.

Zarówno Kratter jak i Laughlin nie są zdecydowani, aby od razu zastosować ustalenia Schlaufmana do modeli migracji. (Chociaż rozumowanie Laughlina wynika z faktu, że nie jest przekonany, że migracja ma miejsce w większości układów planetarnych). Zamiast tego, twierdzi on, że ważność badania jest nowym dowodem na to, że istnieje wyraźna separacja planet wielkości Jowisza od brązowych karłów. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds