Sterrekunde

Kan ons die gassamestellings van 'n gasplanet kry?

Kan ons die gassamestellings van 'n gasplanet kry?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Is dit moontlik om gasse soos waterstof uit gasplanete te kry (Saturnus, Jupiter, Uranus of Neptunus)?


Ja. Dit is beslis haalbaar om 'n monster by Jupiter of Saturnus te kry om sodoende gas van die planeet te kry, maar dit is nie maklik nie.

Massiewe planete, as 'n neweproduk van hul hoë massa, skep groot swaartekragputte wat baie brandstof benodig om naby genoeg te vlieg om 'n monster te kry en terug te keer na waar dit nodig is. Dit sal miskien 'n ton konvensionele brandstof neem om van Jupiter terug te keer met 'n paar kilogram gas, wat nie 'n goeie opbrengs op die belegging is nie.

Die versameling van waterstof uit Jupiter sal duur wees, is beslis nie die moeite werd nie. Dit sou baie makliker wees om waterstof in die ruimte te verkry uit bevrore waterys, bevrore metaan of bevrore ammoniak, waar waterstof volop is. Dit kan in ysige komete verkry word, en daar is selfs 'n bietjie ys op die maan in kraters, wat 'n baie kleiner swaartekragput het. Daar word geglo dat daar ook op Mars se yskappe en binne-in Ceres ongeveer 'n hele oseaan se water is, miskien meer water in Ceres as op aarde.

Dit is baie waterstof wat baie makliker is om te oes as waterstof uit Jupiter. En hoewel dit van suurstof geskei moet word, sal chemiese skeiding baie keer minder energie benodig as om waterstof uit die swaartekragput van 'n gasplaneet te versamel. U het ook die voordeel dat u nie net waterstof oes nie, maar ook suurstof.

Dit is nie onmoontlik om waterstof uit Jupiter of Saturnus te oes nie, maar dit is moeilik om jou voor te stel dat dit die moeite werd is.


Potensiële atmosferiese samestellings met 'n temperatuurbereik?

Ek skep 'n planetêre klassifikasiestelsel vir 'n wetenskaplike universum. Op die oomblik baseer ek 'n gedeelte daarvan op grond van Sudarsky se teoretiese klassifikasie van gasreuse (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sudarsky%27s_gas_giant_classification) wat gasreuse klassifiseer volgens die wolksamestelling wat waarskynlik in 'n gegewe temperatuurreeks. Ek beplan om hierdie klassifikasies uit te brei na aardse planete.

Sudarsky klassifiseer hulle soos volg:

Klas I: minder as 150 K, ammoniakwolke

Klas II: Onder 250 K, waterwolke

Klas III: tussen 350 K en 800 K, geen wolke nie

Klas IV: bo 900 K, alkalimetaalwolke

Klas V: bo 1400 K, silikaatwolke.

  1. wat is ander verbindings wat wolke kan skep in hierdie temperatuurreekse?
  2. wat is waarskynlik samestellings vir die atmosfeer self by hierdie temperatuurreekse?

Edit: om dit duideliker te stel, is dit spesifiek vir aardplanete met atmosferes (& lt4 aardmassas) eerder as gasreuse of gasdwerge, waarvan ek weet dat dit meestal waterstof / helium is by enige temperatuurgebied.


Gasreus-eksoplanet-samestelling word nie deur sy gasheerster bepaal nie

Volgens 'n verrassende analise van die samestelling van gasreus-eksoplanete en hul gasheersterre, is daar geen sterk korrelasie tussen hul samestellings as dit kom by elemente wat swaarder is as waterstof en helium nie, volgens nuwe werk gelei deur Carnegie se Johanna Teske en gepubliseer in die Sterrekundige Tydskrif.

Hierdie bevinding het belangrike implikasies vir ons begrip van die planetêre vormingsproses.

In hul jeugdiges word sterre omring deur 'n draaiende skyf van gas en stof waaruit planete gebore word. Sterrekundiges wonder al lank hoeveel die voorkoms van 'n ster bepaal die grondstof waaruit planete vervaardig word - 'n vraag wat makliker ondersoek kan word noudat ons weet dat die sterrestelsel wemel van eksoplanete.

"Om die verband tussen die chemiese samestelling van 'n ster en sy planete te verstaan, kan help om die planetêre vormingsproses te werp," het Teske verduidelik.

Vorige navorsing het byvoorbeeld aangedui dat die voorkoms van gasreusplanete toeneem rondom sterre met 'n hoër konsentrasie van swaar elemente, anders as waterstof en helium. Dit word vermoedelik bewys gelewer vir een van die primêre mededingende teorieë oor hoe planete vorm, wat voorstel dat gasreusplanete gebou word vanaf die stadige aanwas van skyfmateriaal totdat 'n kern ongeveer 10 keer die massa van die aarde gevorm word. Op hierdie stadium is die soliede baba-planetêre binneland in staat om homself met helium en waterstofgas te omring, wat 'n volwasse reuse-planeet baar.

"Vorige werk het gekyk na die verband tussen die aanwesigheid van planete en hoeveel yster in die gasheerster bestaan, maar ons wou dit uitbrei om die inhoud van die swaar elemente van die planete self in te sluit, en om na meer as net yster te kyk," verduidelik medeskrywer Daniel Thorngren, wat 'n groot deel van die werk as 'n gegradueerde student aan die UC Santa Cruz voltooi het en nou aan die Université de Montréal is.

Teske, Thorngren en hul kollegas - Jonathan Fortney van UC Santa Cruz, Natalie Hinkel van die Suidwes-navorsingsinstituut en John Brewer van die San Francisco State University - vergelyk die groot swaar elementinhoud van 24 koel, gasreusplanete met die oorvloed van "planeetvormende elemente" koolstof, suurstof, magnesium, silikon, yster en nikkel in hul 19 gasheersterre. (Sommige sterre bied verskeie planete aan.)

Hulle was verbaas om te ontdek dat daar geen verband was tussen die hoeveelheid swaar elemente in hierdie reuseplanete en die hoeveelheid van hierdie planeetvormende elemente in hul gasheersterre nie. Hoe kan sterrekundiges die gevestigde neiging verklaar dat sterre ryk aan swaar elemente meer waarskynlik is gasreuse planete aan te bied?

"Die ontknoping van hierdie verskil kan nuwe besonderhede oor die vorming van die planeet openbaar," het Fortney verduidelik. "Watter ander faktore dra byvoorbeeld by tot die samestelling van 'n baba-planeet soos dit vorm? Miskien is die ligging op die skyf en hoe ver dit van enige bure af is. Meer werk is nodig om hierdie belangrike vrae te beantwoord."

Een leidraad kan kom uit die outeurs se gesamentlike resultate wat die swaar elemente in groeperings saamvoeg wat hul kenmerke weerspieël. Die outeurs het 'n voorlopige korrelasie gesien tussen die swaar elemente van 'n planeet en die relatiewe oorvloed van koolstof en suurstof van die gasheerster, wat vlugtige elemente genoem word, teenoor die res van die elemente wat in hierdie studie opgeneem is, wat val in die groep genaamd vuurvaste elemente. Hierdie terme verwys na die lae kookpunte van die elemente - wisselvalligheid - of hul hoë smeltpunte - in die geval van die vuurvaste elemente. Vlugtige elemente kan 'n ysryke planetêre samestelling voorstel, terwyl vuurvaste elemente 'n rotsagtige samestelling kan aandui.

Teske het gesê: "Ek is opgewonde om hierdie voorlopige resultaat verder te ondersoek en hopelik meer inligting toe te voeg tot ons begrip van die verhoudings tussen ster- en planetêre komposisies van komende missies soos NASA se James Webb-ruimteteleskoop, wat elemente in eksoplanet kan meet. atmosfeer. '

Hierdie werk is ondersteun deur 'n NASA Hubble Fellowship en 'n NASA XRP-toekenning.

Hierdie navorsing het gebruik gemaak van die NASA Exoplanet Archive, wat bedryf word deur die California Institute of Technology, onder kontrak met NASA ingevolge die Exoplanet Exploration Program. Hierdie werk het gebruik gemaak van die VALD-databasis wat bedryf word by Uppsala Universiteit, die Institute of Astronomy RAS in Moskou en die Universiteit van Wene. Die navorsing wat hier getoon word, erken die gebruik van die Hypatia Catalogue Database, 'n aanlyn-samestelling van sterre-oorvloed-gegewens soos beskryf in Hinkel et al. (2014), wat ondersteun is deur die NASA se Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) navorsingskoördineringsnetwerk en die Vanderbilt Initiative in Data-Intensive Astrophysics (VIDA).


Gasreus-samestelling word nie deur gasheerster bepaal nie

Volgens 'n verrassende analise van die samestelling van gasreus-eksoplanete en hul gasheersterre, is daar geen sterk korrelasie tussen hul samestellings as dit kom by elemente wat swaarder is as waterstof en helium nie, volgens nuwe werk onder leiding van Carnegie se Johanna Teske en gepubliseer in die Sterrekundige Tydskrif. Hierdie bevinding het belangrike implikasies vir ons begrip van die planetêre vormingsproses.

In hul jeugdiges word sterre omring deur 'n roterende skyf van gas en stof waaruit planete gebore word. Sterrekundiges wonder al lank hoeveel die voorkoms van 'n ster bepaal die grondstof waaruit planete vervaardig word - 'n vraag wat makliker ondersoek kan word noudat ons weet dat die sterrestelsel wemel van eksoplanete.

"Om die verband tussen die chemiese samestelling van 'n ster en sy planete te verstaan, kan help om die planetêre vormingsproses te werp," het Teske verduidelik.

Vorige navorsing het byvoorbeeld aangedui dat die voorkoms van gasreusplanete toeneem rondom sterre met 'n hoër konsentrasie van swaar elemente, anders as waterstof en helium. Dit word vermoedelik bewys gelewer vir een van die primêre mededingende teorieë oor hoe planete vorm, wat voorstel dat gasreusplanete gebou word vanaf die stadige aanwas van skyfmateriaal totdat 'n kern ongeveer 10 keer die massa van die aarde gevorm word. Op hierdie stadium is die soliede baba-planetêre binneland in staat om homself met helium en waterstofgas te omring, wat 'n volwasse reuse-planeet baar.

"Vorige werk het gekyk na die verband tussen die aanwesigheid van planete en hoeveel yster in die gasheerster bestaan, maar ons wou dit uitbrei om die inhoud van die swaar elemente van die planete self in te sluit, en om na meer as net yster te kyk," verduidelik mede-outeur Daniel Thorngren, wat 'n groot deel van die werk as gegradueerde student aan die UC Santa Cruz voltooi het en nou aan die Universit & eacute de Montr & eacuteal is.

Teske, Thorngren en hul kollegas - Jonathan Fortney van UC Santa Cruz, Natalie Hinkel van die Southwest Research Institute en John Brewer van die San Francisco State University - het die groot swaar elementinhoud van 24 koel gasreusplanete vergelyk met die oorvloed van "planeetvormende elemente" koolstof, suurstof, magnesium, silikon, yster en nikkel in hul 19 gasheersterre. (Sommige sterre bied verskeie planete aan.)

Hulle was verbaas om te ontdek dat daar geen verband was tussen die hoeveelheid swaar elemente in hierdie reuseplanete en die hoeveelheid van hierdie planeetvormende elemente in hul gasheersterre nie. Hoe kan sterrekundiges die gevestigde neiging verklaar dat sterre ryk aan swaar elemente meer waarskynlik is gasreuse planete aan te bied?

"Die ontknoping van hierdie verskil kan nuwe besonderhede oor die vorming van die planeet openbaar," het Fortney verduidelik. "Watter ander faktore dra byvoorbeeld by tot die samestelling van 'n baba-planeet soos dit vorm? Miskien is die ligging op die skyf en hoe ver dit van enige bure af is. Meer werk is nodig om hierdie belangrike vrae te beantwoord."

Een leidraad kan kom uit die outeurs se gesamentlike resultate wat die swaar elemente in groeperings saamvoeg wat hul kenmerke weerspieël. Die outeurs het 'n voorlopige korrelasie gesien tussen die swaar elemente van 'n planeet en die relatiewe oorvloed van koolstof en suurstof van sy gasheerster, wat vlugtige elemente genoem word, teenoor die res van die elemente wat in hierdie studie opgeneem is, wat val in die groep genaamd vuurvaste elemente. Hierdie terme verwys na die lae kookpunte van die elemente - wisselvalligheid - of hul hoë smeltpunte - in die geval van die vuurvaste elemente. Vlugtige elemente kan 'n ysryke planetêre samestelling voorstel, terwyl vuurvaste elemente 'n rotsagtige samestelling kan aandui.

Teske het gesê: "Ek is opgewonde om hierdie voorlopige resultaat verder te ondersoek en hopelik meer inligting toe te voeg tot ons begrip van die verhoudings tussen ster- en planetêre komposisies van komende missies soos NASA se James Webb-ruimteteleskoop, wat elemente in eksoplanet kan meet. atmosfeer. '


Huiswerkantwoordsleutel: Huiswerk 5

Die nodige formule is: vontsnap = (2GM / R) 0,5
waar G = 6,67 x 10-11 N m 2 / kg 2, M die massa van die planeet is en R die radius van die planeet is

vir Mars, M = 6,39 x 10 23 kg, en R = 3,397 x 10 6 m. Dus
vontsnap (Mars) = (2 x 6,67 x 10-11 x 6,39 x 10 23 / 3,397 x 10 6) 0,5
vontsnap (Mars) = 5009 m / sek = 5,00 km / sek

vir Venus, M = 4,90 x 10 24 kg, en R = 6,052 x 10 6 m. Dus
vontsnap (Venus) = (2 x 6,67 x 10-11 x 4,90 x 10 24 / 6,052 x 10 6) 0,5
vontsnap (Venus) = 10.400 m / sek = 10.4 km / sek

2. Bereken die gemiddelde snelheid, vave (in eenhede van km / sek), van 'n suurstofmolekule (O2) in die aarde se atmosfeer, met die veronderstelling dat T = 22 C (= 295 K). Is suurstofmolekules aan die aarde gebind?

    Die nodige formule is: vave = (3kT / m) 0.5
    waar k = 1,38 x 10 -16 gm cm 2 sek -2 deg -1), T = temperatuur en m = massa van die molekule of gasatoom. Let daarop dat die massa van 'n waterstofatoom 1,67 x 10-24 gm is. Ons moet massa-eenhede van gm gebruik (want dit is wat die konstante k gebruik en die temperatuur in grade K. Ons antwoord is in eenhede van cm / sek (weereens, aangesien dit die eenhede is wat in die konstante k ingebed is):

Vir 'n suurstofmolekule is die massa die van twee O-atome, en elke atoom het 16 keer die massa van 'n H-atoom:

vave = [3 x 1,38 x 10 -16 x 295) / (32 x 1,67 x 10 -24)] 0,5

vave = 47.800 cm / sek = 0,48 km / sek

Dit is duidelik dat, aangesien 6 x vave = 2,86 km / sek is baie minder as vontsnap (Aarde) = 11,2 km / sek., Suurstofatome kan nie van die aarde ontsnap nie.

3. In die boonste atmosfeer van die aardse planete neem die temperatuur toe met die hoogte. Kan waterstofatome wat 'n hoogte in die atmosfeer van die aarde bereik sodra T = 600 K ontsnap, met behulp van die algemene reël (hierbo) gebruik word? Wat van deuteriumatome (swaar waterstof, met twee keer die massa as normale waterstof)? Wat van heliumatome? Watter van hierdie drie materiale - waterstof, deuterium, helium - sal die vinnigste ontsnap? Waarom word die top van die Aarde se atmosfeer die 'eksosfeer' genoem?

    vave (H) = [3 x 1,38 x 10-16 x 600) / (1 x 1,67 x 10-24)] 0,5
    vave (H) = 385,700 cm / sek = 3,86 km / sek
    6 x vave (H) = 23,2 km / sek & gt vontsnap (Aarde) = 11.2 so & quotes, & quot hierdie H-atome kan ontsnap.

vave (D) = [3 x 1,38 x 10 -16 x 600) / (2 x 1,67 x 10 -24)] 0,5
vave (D) = 272,700 cm / sek = 2,73 km / sek
6 x vave (D) = 16,4 km / sek & gt vontsnap (Aarde) = 11.2 so & quotes, & quot hierdie D-atome kan ontsnap.

vave (He) = [3 x 1,38 x 10 -16 x 600) / (4 x 1,67 x 10 -24)] 0,5
vave (He) = 192 800 cm / sek = 1,93 km / sek
6 x vave (He) = 11,6 km / sek & gt vontsnap (Aarde) = 11.2 so & quotyes, & quot hierdie Hy atome kan ontsnap, maar net skaars.

H sal vinnigste ontsnap, D volgende vinnigste, Hy stadigste.

Die top van die Aarde se atmosfeer is die 'eksosfeer', want slegs uit hierdie laag van die atmosfeer kan 'n vinnig bewegende atoom of molekule verlaat of ontsnap. Onder, waar die lug digter is, sal 'n vinnig bewegende molekule met 'n ander molekule bots en sodoende ontsnapping voorkom.

4. Kan stikstofatome uit Mars ontsnap?
[Antwoord]

Die drie aardplanete het massas wat wissel van 10% tot 100% van die aarde, grootte wissel van 50% tot 100% van die aarde, komposisies wat soortgelyk is - rots en yster, en ontvang vergelykbare hoeveelhede hitte (Venus kry ongeveer 50% meer sonlig as die aarde, maar net 0,7 AE, terwyl Mars 'n bietjie minder as die helfte van die aarde kry.

Die reuse-planete het massas wat wissel van 15 (1500%) tot 318 keer dié van die aarde, groottes van 3,9 tot 11,2 dié van die aarde, samestellings wat oorheersend H- en He-gas het, en hoeveelhede sonlig wat wissel van 0,037 (3,7%) tot 0,0011 (0,1%) dié van die aarde.


Gasreus-samestelling word nie deur gasheerster bepaal nie

Kunstenaar se opvatting van 'n jong ster omring deur 'n primêre roterende skyf van gas en stof waaruit planete kan vorm. Krediet: Robin Dienel, met vergunning van die Carnegie Institution for Science

Volgens 'n verrassende analise van die samestelling van gasreus-eksoplanete en hul gasheersterre, is daar geen sterk korrelasie tussen hul samestellings as dit kom by elemente wat swaarder is as waterstof en helium nie, volgens nuwe werk onder leiding van Carnegie se Johanna Teske en gepubliseer in die Sterrekundige Tydskrif. Hierdie bevinding het belangrike implikasies vir ons begrip van die planetêre vormingsproses.

In hul jeugdiges word sterre omring deur 'n roterende skyf van gas en stof waaruit planete gebore word. Sterrekundiges wonder al lank hoeveel die voorkoms van 'n ster bepaal die grondstof waaruit planete gebou word - 'n vraag wat makliker ondersoek kan word noudat ons weet dat die sterrestelsel wemel van eksoplanete.

"Om die verband tussen die chemiese samestelling van 'n ster en sy planete te verstaan, kan help om die planetêre vormingsproses te werp," het Teske verduidelik.

Vorige navorsing het byvoorbeeld aangedui dat die voorkoms van gasreusplanete toeneem rondom sterre met 'n hoër konsentrasie van swaar elemente, anders as waterstof en helium. Dit word vermoedelik bewys gelewer vir een van die primêre mededingende teorieë oor hoe planete vorm, wat voorstel dat gasreusplanete gebou word vanaf die stadige aanwas van skyfmateriaal totdat 'n kern ongeveer 10 keer die massa van die aarde gevorm word. Op hierdie stadium is die soliede baba-planetêre binneland in staat om homself met helium en waterstofgas te omring, wat 'n volwasse reuse-planeet baar.

"Vorige werk het gekyk na die verband tussen die aanwesigheid van planete en hoeveel yster in die gasheerster bestaan, maar ons wou dit uitbrei om ook die swaar elementinhoud van die planete in te sluit, en om na meer as net yster te kyk," verduidelik medeskrywer Daniel Thorngren, wat 'n groot deel van die werk as 'n nagraadse student aan die UC Santa Cruz voltooi het en nou aan die Université de Montréal is.

'N Kunstenaar se opvatting van Kepler-432b. Krediet: MarioProtIV, Wikimedia Commons.

Teske, Thorngren en hul kollegas - Jonathan Fortney van UC Santa Cruz, Natalie Hinkel van die Suidwes-navorsingsinstituut en John Brewer van die San Francisco-staatsuniversiteit - het die groot swaar elementinhoud van 24 koel, gasreusplanete vergelyk met die oorvloed van 'n planeet -vormende elemente "koolstof, suurstof, magnesium, silikon, yster en nikkel in hul 19 gasheersterre. (Sommige sterre bied verskeie planete aan.)

Hulle was verbaas om te ontdek dat daar geen verband was tussen die hoeveelheid swaar elemente in hierdie reuse-planete en die hoeveelheid van hierdie planeetvormende elemente in hul gasheersterre nie. Hoe kan sterrekundiges die gevestigde neiging verklaar dat sterre ryk aan swaar elemente meer waarskynlik is gasreuse planete aan te bied?

"Die ontknoping van hierdie verskil kan nuwe besonderhede oor die vorming van die planeet openbaar," het Fortney verduidelik. "Watter ander faktore dra byvoorbeeld by tot die samestelling van 'n baba-planeet soos dit vorm? Miskien is die ligging op die skyf en hoe ver dit van enige bure af is. Meer werk is nodig om hierdie belangrike vrae te beantwoord."

Een leidraad kan kom uit die outeurs se gesamentlike resultate wat die swaar elemente in groeperings saamvoeg wat hul kenmerke weerspieël. Die outeurs het 'n voorlopige korrelasie gesien tussen die swaar elemente van 'n planeet en die relatiewe oorvloed van koolstof en suurstof van die gasheerster, wat vlugtige elemente genoem word, teenoor die res van die elemente wat in hierdie studie opgeneem is, wat val in die groep genaamd vuurvaste elemente. Hierdie terme verwys na die lae kookpunte van die elemente - wisselvalligheid - of hul hoë smeltpunte - in die geval van die vuurvaste elemente. Vlugtige elemente kan 'n ysryke planetêre samestelling voorstel, terwyl vuurvaste elemente 'n rotsagtige samestelling kan aandui.

Teske het gesê: "Ek is opgewonde om hierdie voorlopige resultaat verder te ondersoek en hopelik meer inligting toe te voeg tot ons begrip van die verhoudings tussen ster- en planetêre komposisies van komende missies soos NASA se James Webb-ruimteteleskoop, wat elemente in eksoplanet kan meet. atmosfeer. '


Sterrekundiges vind 'n nuwe manier om planete op Alpha Centauri te soek

Op 'n afstand van 4,37 ligjaar van die aarde af, is Alpha Centauri die naaste sterrestelsel aan ons eie. Generasies lank het wetenskaplikes en spekulatiewe denkers nagedink oor of dit dalk 'n planetêre stelsel soos ons eie Son het, en of daar ook lewe kan bestaan. Ongelukkig het onlangse pogings om buite-son planete in hierdie sterstelsel op te spoor, misluk, met die moontlike opsporing wat later die resultaat was van artefakte in die data.

In reaksie op hierdie mislukte pogings word verskeie meer ambisieuse projekte ontwikkel om eksoplanete rondom Alpha Centauri te vind. Dit sluit in ruimteteleskope soos direkte projekte soos Project Blue en die interstellêre missie bekend as Breakthrough Starshot. Maar volgens 'n nuwe studie onder leiding van navorsers van die Yale Universiteit, kan bestaande data gebruik word om die waarskynlikheid van planete in hierdie stelsel te bepaal (en selfs watter soort).

Die studie waarin hulle bevindings onlangs uiteengesit is, verskyn in Die Astronomiese Tydskrif onder die titel & # 8220Planet Detectability in the Alpha Centauri System & # 8220. Die studie is gelei deur Lily Zhao, 'n gegradueerde student aan die Yale Universiteit en 'n genoot van die National Science Foundation (NSF), en was mede-outeur van Debora Fischer, John Brewer en Matt Giguere van Yale en Bárbara Rojas-Ayala van die Universidad. Andrés Bello in Chili.

Kunstenaar se indruk van hoe die oppervlak kan lyk op 'n planeet wat om die Alpha Centauri-stelsel wentel. Krediet: Michael S. Helfenbein

Ter wille van hul studie het Zhao en haar span besin waarom pogings om planete binne die naaste aan ons eie sterrestelsel op te spoor tot dusver misluk het. Dit is verbasend as 'n mens in ag neem hoe Alpha Centauri statisties gesproke waarskynlik 'n stelsel sal hê as dit sy eie is. Soos prof. Fischer in 'n onlangse persverklaring van Yale News aangedui het:

'Die heelal het ons vertel dat die mees algemene soorte planete klein planete is, en ons studie toon dat dit presies diegene is wat waarskynlik om Alpha Centauri A en B wentel & # 8230 Omdat Alpha Centauri so naby is, is dit ons eerste stop buite ons sonnestelsel. Daar is byna seker klein, rotsagtige planete rondom Alpha Centauri A en B. "

Benewens 'n professor in sterrekunde aan die Yale Universiteit, is Debora Fischer ook een van die leiers van die Yale Exoplanets Group. As 'n kenner op haar gebied het Fischer dekades van haar lewe gewy aan die ondersoek na eksoplanete en die soek na aarde-analoë buite ons sonnestelsel. Met gedeeltelike finansiering deur NASA en die National Science Foundation het die span staatgemaak op bestaande data wat versamel is deur sommige van die nuutste instrumente vir eksoplanetjag.

Dit sluit in CHIRON, 'n spektrograaf wat op die Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) aan die Cerro Telolo Inter-American Observatory (CTIO) in Chili gemonteer is. Hierdie instrument is deur die Fischer-span gebou en die gegewens wat dit verskaf het, is gekombineer met die High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) en die UV-instrumente (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) op die ESO & Very Large Telescope (VLT). .

Kunstenaar se indruk van die oppervlak van die planeet Proxima b om die rooi dwergster Proxima Centauri. Die dubbelster Alpha Centauri AB is sigbaar regs bo in Proxima self. Krediet: ESO

Met behulp van tien jaar data wat deur hierdie instrumente versamel is, het Zhao en haar kollegas 'n roosterstelsel vir die Alpha Centauri-stelsel opgestel. In plaas daarvan om na tekens van planete te soek wat wel bestaan, gebruik hulle die data om uit te sluit watter soorte planete daar nie kan bestaan ​​nie. Soos Zhao per e-pos aan Universe Today gesê het:

& # 8220Hierdie studie was spesiaal deurdat dit bestaande data van die Alpha Centauri-stelsel gebruik het om nie planete te vind nie, maar om te karakteriseer watter planete nie kon bestaan ​​nie. Deur dit te doen, het dit meer inligting oor die stelsel as geheel teruggestuur en bied riglyne vir toekomstige waarnemings van hierdie unieke charismatiese stelsel.

Daarbenewens het die span die chemiese samestelling van die sterre in die Alpha Centauri-stelsel ontleed om meer te leer oor die soorte materiaal wat beskikbaar sou wees om planete te vorm. Op grond van die verskillende waardes wat verkry is deur waarnemingsveldtogte wat deur verskillende teleskope op Alpha Centauri se drie sterre (Alpha, Beta en Proxima) gedoen is, kon hulle beperkings plaas op watter soorte planete daar kon bestaan.

& # 8220Ons het gevind dat bestaande data planete in die bewoonbare sone bo 53 aardmassas vir alfa Centauri A, 8,4 aardmassas vir Alpha Centauri B en 0,47 aardmassas vir Proxima Centauri uitsluit, & # 8221 het Zhao gesê. Wat die chemiese samestellings betref, het ons gevind dat die verhoudings van koolstof / suurstof en magnesium / silikon vir Alpha Centauri A en B baie ooreenstem met die van die son. & # 8221

Kunstenaar se indruk van hoe die oppervlak van 'n planeet wat om 'n rooi dwergster wentel, kan verskyn. Krediet: M. Weiss / CfA

Basies het die resultate van hul studie die moontlikheid van enige gasreuse van Jupiter-grootte in die Alpha Centauri-stelsel effektief uitgesluit. Vir Alpha Centauri A het hulle verder gevind dat daar planete van minder as 50 aardmassas kan bestaan, terwyl Alpha Centauri B dalk planete kleiner as 8 aardmassas het. Vir Proxima Centauri, waarvan ons weet dat dit ten minste een Aarde-agtige planeet het, het hulle vasgestel dat daar dalk meer is as minder as die helfte van die aarde se massa.

Benewens die hoop vir jagters van eksoplaneet, hou hierdie studie ook 'n paar interessante implikasies vir die planetêre bewoonbaarheid in. Basies is die aanwesigheid van rotsagtige planete in die stelsel bemoedigend, maar sonder gasreuse kan 'n belangrike bestanddeel ontbreek om te verseker dat planete bewoonbaar bly.

& # 8220 [Daar kan net bewoonbare aardmassaplanete rondom ons naaste sterre bure wees, maar daar is ook geen gasreuse wat die oorlewing van hierdie potensieel bewoonbare, rotsagtige planete kan in gevaar stel nie, & # 8221 het gesê Zhao. & # 8220 Verder, as hierdie planete bestaan, sal hulle waarskynlik soortgelyke samestellings hê as ons eie Aarde, gegewe die ooreenkoms in Alpha Cen A / B en ons geliefde Son. & # 8221

Op die oomblik is daar geen instrumente wat die bestaan ​​van eksoplanete in Alpha Centauri kon bevestig nie. Maar soos Zhao aangedui het, is haar en haar spanmaats optimisties dat toekomstige opnames die nodige sensitiwiteit sal hê om dit te doen:

& # 8220 [Hierdie maand is al die volgende generasie instrumente in gebruik geneem wat die presisie belowe om hierdie moontlike planete in die nabye toekoms te ontdek, en hierdie ontleding het getoon dat dit die moeite werd is om aan te hou kyk! & # 8221

Dit sluit in die ESO-geboude Echelle SPectrograph vir Rocky Exoplanet en Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) & # 8211 wat onlangs geïnstalleer is by die Paranal Observatory & # 8211 en die EXTREME PREcision Spectrometer (EXPRES) wat aan die Yale Universiteit gebou is. Laasgenoemde instrument is tans besig met 'n waarnemingsloop by die Lowell Observatory in Arizona waaraan Zhao deelneem.

& # 8220Hierdie instrumente belowe 'n presisie van tot 10-30 cm / s en moet baie kleiner en verder weg planete kan opspoor, soos bewoonbare planete rondom die Centauri-sterre, & # 8221 het Zhao gesê. & # 8220 Die gesigsveld van hierdie twee instrumente verskil effens (ESPRESSO het die suidelike halfrond, waar Alpha Centauri is, terwyl EXPRES die noordelike halfrond beslaan, byvoorbeeld waar die Kepler en baie van die K2-velde is). & # 8221

Met nuwe instrumente tot hul beskikking, en metodes soos die een wat Zhao en haar span ontwikkel het, sal die naaste sterrestelsel aan die aarde beslis 'n waaragtige skatkis word vir sterrekundiges en eksoplanetjagters in die komende jare. En enigiets wat ons daar vind, sal sekerlik teikens word vir direkte studies deur groepe soos Project Blue en Breakthrough Starshot. As ET langsaan woon, sal ons dit binnekort hoor!


Ses klein planete wat om 'n sonagtige ster wentel, verbaas sterrekundiges

'N Kunstenaar se opvatting van die nuut ontdekte planetêre stelsel toon ses planete rondom die Sonagtige ster Kepler-11. Krediet: NASA / Tim Pyle.

(PhysOrg.com) - 'n Merkwaardige planeetstelsel wat deur die NASA se Kepler-missie ontdek is, het ses planete rondom 'n ster soos die son, insluitend vyf klein planete in dig verpakte wentelbane. Sterrekundiges aan die Universiteit van Kalifornië, Santa Cruz, en hul mede-outeurs het die orbitale dinamika van die stelsel ontleed, die groottes en massas van die planete bepaal en hul waarskynlike samestellings vasgestel - alles gebaseer op Kepler se metings van die veranderende helderheid van die gasheer. ster (genaamd Kepler-11) toe die planete daarvoor verbygaan.

"Dit is nie net 'n wonderlike planetêre stelsel nie, maar dit bevestig ook 'n kragtige nuwe metode om die massas planete te meet," sê Daniel Fabrycky, 'n Hubble-postdoktor aan UC Santa Cruz, wat die analise van die orbitale dinamika gelei het. Fabrycky en Jack Lissauer, 'n wetenskaplike aan die NASA Ames Research Centre in Mountain View, is die hoofskrywers van 'n artikel oor Kepler-11 wat in die uitgawe van 3 Februarie van Aard.

Die vyf binneplanete in die Kepler-11-stelsel wissel in grootte van 2,3 tot 13,5 keer die massa van die Aarde. Hulle wentelperiodes is almal minder as 50 dae, en daarom wentel hulle binne 'n streek wat in die wentelbaan van Mercurius in ons sonnestelsel sou pas. Die sesde planeet is groter en verder uit, met 'n wentelperiode van 118 dae en 'n onbepaalde massa.

"Van die ses planete is die massiefste moontlik soos Neptunus en Uranus, maar die drie laagste massaplanete is niks anders as wat ons in ons sonnestelsel het nie," het Jonathan Fortney, assistent professor in sterrekunde en astrofisika aan die UCSC, wat die werk gelei het, gesê. oor die begrip van die struktuur en samestelling van die planete, tesame met UCSC-gegradueerde studente Eric Lopez en Neil Miller.

Die Kepler-ruimteteleskoop ontdek planete wat voor hul gasheerster "deurtrek" of verbysteek, wat periodieke dalings in die helderheid van die ster veroorsaak, gemeet aan die sensitiewe fotometer van die teleskoop. Die hoeveelheid vermindering van die helderheid vertel wetenskaplikes hoe groot die planeet is in terme van sy radius. Die tyd tussen transitte vertel hulle die wentelperiode. Om die massas van die planete te bepaal, het Fabrycky geringe variasies in die wentelperiodes wat deur gravitasie-interaksies tussen die planete veroorsaak is, ontleed.

"Die tydsberekening van die deurgange is nie heeltemal periodiek nie, en dit is die handtekening van die planete wat swaar op mekaar verkeer," het hy gesê. "Deur 'n model van die orbitale dinamika te ontwikkel, het ons die massas van die planete uitgewerk en geverifieer dat die stelsel stabiel kan wees op lang skale van miljoene jare."

Voorheen is waarnemings van transito-planete opgevolg met waarnemings van kragtige teleskope op die grond om die planeet te bevestig en die massa daarvan te bepaal met behulp van Doppler-spektroskopie, wat die "wiebeling" in die beweging van die ster meet deur die swaartekrag van die planeet. . Met Kepler-11 is die planete egter te klein en is die ster (2 000 ligjare weg) te flou om Doppler-spektroskopie te laat werk. Dit sal waarskynlik die geval wees met baie van die planete wat deur die Kepler-missie opgespoor word, waarvan die hoofdoel is om klein, aardse planete in die bewoonbare sones van hul sterre te vind.

"Ons sal met die Kepler-missie baie orbitale dinamika moet gebruik om die massas planete te meet, dus verwag ons dat ons baie van die ontledings sal doen," het Fabrycky gesê.

Meer as 100 transito-planete is waargeneem deur Kepler en ander teleskope, maar die oorgrote meerderheid daarvan is Jupiter-agtige gasreuse, en byna almal is in een-planeetstelsels. Die Kepler-11-stelsel is opmerklik in terme van die aantal planete, hul klein groottes en hul nou verpakte wentelbane. Before this, astronomers had determined both size and mass for only three exoplanets smaller than Neptune. Now, a single planetary system has added five more. The sixth planet in Kepler-11 is separated enough from the others that the orbital perturbation method can't be used to determine its mass, Fabrycky said.

As is the case in our solar system, all of the Kepler-11 planets orbit in more or less the same plane. This finding reinforces the idea that planets form in flattened disks of gas and dust spinning around a star, and the disk pattern is conserved after the planets have formed, Fabrycky said. "The coplanar orbits in our solar system inspired this theory in the first place, and now we have another good example. But that and the Sun-like star are the only parts of Kepler-11 that are like the solar system," he said.

The densities of the planets (derived from mass and radius) provide clues to their compositions. All six planets have densities lower than Earth's. "It looks like the inner two could be mostly water, with possibly a thin skin of hydrogen-helium gas on top, like mini-Neptunes," Fortney said. "The ones farther out have densities less than water, which seems to indicate significant hydrogen-helium atmospheres."

That's surprising, because a small, hot planet should have a hard time holding onto a lightweight atmosphere. "These planets are pretty hot because of their close orbits, and the hotter it is the more gravity you need to keep the atmosphere," Fortney said. "My students and I are still working on this, but our thoughts are that all these planets probably started with more massive hydrogen-helium atmospheres, and we see the remnants of those atmospheres on the ones farther out. The ones closer in have probably lost most of it."

One reason a six-planet system is so exciting is that it allows scientists to make these kinds of comparisons among planets within the same system. "That's really powerful, because we can work out what's happened to this system as a whole," Fortney said. "Comparative planetary science is how we've come to understand our solar system, so this is much better than just finding more solitary hot Jupiters around other stars."

For example, the presence of small planets with hydrogen-helium atmospheres suggests that this system formed relatively quickly, he said. Studies indicate that stellar disks lose their hydrogen and helium gas within about 5 million years. "So it tells us how quickly planets can form," Fortney said.

The inner planets are so close together that it seems unlikely they formed where they are now, he added. "At least some must have formed farther out and migrated inward. If a planet is embedded in a disk of gas, the drag on it leads to the planet spiralling inward over time. So formation and migration had to happen early on."


A Rosetta stone for planet formation

This image shows the disc around the young star AB Aurigae in polarized near-infrared light as seen with the European Very Large Telescope’s SPHERE instrument. Measurements of the molecular components of the disk at millimeter wavelengths reveal several unexpected properties including a warmer temperature, more dust, and a deficiency of sulfur. Credit: ESO/Boccaletti et al.

Planets are formed from the disk of gas and dust around a star, but the mechanisms for doing so are imperfectly understood. Gas is the key driver in the dynamical evolution of planets, for example, because it is the dominant component of the disk (by mass). The timescale over which the gas dissipates sets the timescale for planet formation, yet its distribution in disks is just starting to be carefully measured. Similarly, the chemical composition of the gas determines the composition of the future planets and their atmospheres, but even after decades of studying protoplanetary disks, their chemical compositions are poorly constrained even the gas-to-dust ratios are largely unknown.

The detailed characterizations of individual sources provide insights into the physical and chemical nature of protoplanetary disks. The star AB Aurigae is a widely studied system hosting a young transitional disk, a disk with gaps suggestive of clearing by newly forming planets. Located 536 light-years (plus-or-minus 1%) from the Sun, it is close enough to be an excellent candidate in which to study the spatial distribution of gas and dust in detail. CfA astronomer Romane Le Gal was a member of a team that used the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) to observe the AB Aur gas disk at high spatial resolution in the emission lines of CO, H2CO, HCN, and SO combined with archival results, their dataset includes a total of seventeen different spectral features. The scientists, for the first time in a transition disk, mapped the gas density and the gas-to-dust ratio, finding that it was less than expected—half of the interstellar medium value or even in some places as much as four times smaller.

Different molecules were seen tracing different regions of the disk, for instance the envelope or the surface. The team measured the average disk temperature to be about 39K, warmer than estimated in other disks. Not least, their chemical analysis determined the relative abundances of the chemicals and found (depending on some assumptions) that sulfur is strongly depleted compared to the solar system value. The new paper's primary conclusion, that the planet-forming disk around this massive young star is significantly different from expectations, highlights the importance of making such detailed observations of disks around massive stars.


OUR APPROACH

We are a closely knit group of interdisciplinary leaders focused on the challenge of combining astronomy, geophysics, geochemistry, and planetary science to study the potential for planetary habitability. Only by combining our perspectives and methods can we answer bold questions about the potential for life on other planets.

We have the instrumentation, expertise, and curiosity to produce breakthrough discoveries at the interface between disciplines and spawn a new kind of science. We are ready to train the next generation of interdisciplinary thinkers.


Kyk die video: Was wäre, wenn du mit Lichtgeschwindigkeit reisen könntest? (November 2022).