Vaizdo kreditas: NWU
Ypatingą trijų planetų, besisukančių aplink tolimą žvaigždę, orbitas galima paaiškinti tik tuo atveju, jei nematyta ketvirtoji planeta prasiskverbė pro juos ir išmušė iš žiedinės orbitos, rodo naujas Kalifornijos universiteto, Berklio ir Šiaurės Vakarų universiteto tyrėjų tyrimas.
Išvada pagrįsta kompiuterinėmis ekstrapoliacijomis iš 13 metų stebėtų planetos judesių aplink žvaigždę Upsilon Andromedae. Tai leidžia manyti, kad daugelio iki šiol atrastų ekstrasoliarių planetų neapvalios ir dažnai labai elipsės formos orbitos gali būti viena nuo kitos išsisklaidžiusių planetų pasekmė. Tokiu atveju nerimą kelianti planeta gali būti visiškai išmesta iš sistemos arba išmušta į tolimą orbitą, paliekant vidines planetas ekscentrinėmis orbitomis.
„Tai turbūt viena iš dviejų ar trijų ekstrasoliarių sistemų, pasižyminčių geriausiais stebėjimais ir griežčiausiais apribojimais, ir ji pasakoja unikalią istoriją“, - sakė Ericas Fordas, Millerio podoktorantūros bendradarbis iš UC Berkeley. „Mūsų paaiškinimas yra tas, kad originali išorinės planetos orbita buvo žiedinė, tačiau ji gavo šį staigų smūgį, kuris visam laikui pakeitė jos orbitą į labai ekscentrišką. Norėdami pateikti šį įspūdį, iškėlėme hipotezę, kad egzistuoja papildoma planeta, kurios mes dabar nematome. Manome, kad dabar suprantame, kaip ši sistema veikia. “
Jei tokia planeta ankstyvame savo istorijos periode būtų pasitelkusi Saulės sistemą, pažymėjo tyrėjai, vidinės planetos dabar neturėtų tokių gražiai žiedinių orbitų ir, remiantis dabartinėmis prielaidomis apie gyvybės kilmę, Žemės klimatas galėjo per daug svyruoti. kad susiklostė gyvenimas.
„Nors planetos mūsų Saulės sistemoje išlieka stabilios milijardus metų, taip nebuvo ir planetų, skriejančių Upsilon Andromedae, atžvilgiu“, - teigė Fordas. "Nors tos planetos galėjo susiformuoti panašiai kaip Jupiteris ir Saturnas, jų dabartinės orbitos buvo suformuotos vėlyvoje chaotiškos ir žiaurios sąveikos fazėje".
Pasak „Ford“ kolegos, šiaurės vakarų fizikos ir astronomijos docento Frederico A. Rasio, „Mūsų rezultatai rodo, kad paprastas mechanizmas, dažnai vadinamas„ planetos-planetos išsklaidymu “- savotiškas efektas, atsirandantis dėl staigaus gravitacinio traukos tarp dviejų planetos, kai jos yra labai arti viena kitos, turi būti atsakingos už labai ekscentriškas orbitas, pastebėtas Upsilon Andromedae sistemoje. Manome, kad planetų ir planetų išsibarstymas dažnai pasitaikydavo ne tik šioje, bet ir ekstrasoliarių planetų sistemose, atsirandančios dėl stipraus nestabilumo. Taigi, nors planetų sistemos, esančios aplink kitas žvaigždes, gali būti įprastos, tokios sistemos, kurios galėtų palaikyti gyvybę, kurios, kaip ir mūsų saulės sistema, greičiausiai, turi išlikti stabilios labai ilgą laiką, gali būti ne tokios įprastos “.
Apie kompiuterio modeliavimą pranešama balandžio 14 d. Žurnalo „Nature“ numeryje, kurį sukūrė Ford, Rasio ir Verene Lystad, bakalauro studentai, dirbantys fizikos srityje šiaurės vakaruose. Prieš tęsdamas magistro studijas Prinstono universitete ir atvykdamas į UC Berkeley, 2004 m. Fordas buvo Rasio studentas Masačusetso technologijos institute.
Aplink Upsilon Andromedae esanti planetų sistema yra viena iš labiausiai tyrinėtų iš 160-ies kai kurių sistemų, kurių planetos iki šiol atrastos už mūsų pačių Saulės sistemos ribų. Vidinę planetą, „karštą Jupiterį“, taip arti žvaigždės, kad jo orbita yra tik kelios dienos, 1996 m. Atrado UC Berkeley Geoffas Marcy ir jo planetų medžioklės komanda. Dvi išorinės planetos su pailgomis orbitomis, kurios viena kitą stipriai trikdo, buvo aptiktos 1999 m. Šios trys didžiulės, į Jupiterį panašios planetos aplink Upsilon Andromedae sudarė pirmąją ekstrasoliarų daugiaplanių sistemą, aptiktą Doplerio spektroskopijos būdu.
Dėl neįprastos planetų orbitų, esančių aplink Upsilon Andromedae, pobūdžio, Marcy ir jo komanda intensyviai ją ištyrė, atlikdami beveik 500 stebėjimų - 10 kartų daugiau nei daugumoje kitų rastų išorinių planetų. Šie stebėjimai, žvaigždės judesio bangos, sukeltos orbitoje besisukančių planetų, leidžia labai tiksliai parodyti planetų judesius aplink žvaigždę.
„Stebėjimai yra tokie tikslūs, kad galime stebėti ir nuspėti, kas nutiks dešimtis tūkstančių metų ateityje“, - teigė Fordas.
Šiandien, kol vidinė planeta pasislenka arti žvaigždės, abi išorinės planetos orbita skrieja kiaušinio formos orbitomis. Ankstesnių ir būsimų orbitos pokyčių kompiuterinis modeliavimas vis dėlto parodė, kad išorinės planetos užsiima pasikartojančiu šokiu, kuris kartą per 7000 metų iškelia apskritimo vidurinės planetos orbitą.
„Ši savybė grįžti į labai žiedinę orbitą yra gana nuostabi ir paprastai to neįvyksta“, - teigė Fordas. Natūralus paaiškinimas yra tas, kad jie abu kadaise buvo žiedinėmis orbitomis, ir vienas gavo didelį smūgį, dėl kurio jis tapo ekscentriškas. Tuomet dėl tolesnės evoliucijos kita planeta išaugo savo ekscentriškumu, tačiau dėl energijos išsaugojimo ir kampinio impulso ji periodiškai grįžta į beveik apskritimo orbitą. “
Anksčiau astronomai pasiūlė du galimus Upsilon Andromedae planetų sistemos formavimosi scenarijus, tačiau stebėjimo duomenų dar nebuvo pakankamai, kad būtų galima atskirti du modelius. Kitas astronomas, Renu Malhotra iš Arizonos universiteto, anksčiau buvo manęs, kad planetų išsisklaidymas galėjo sužadinti Upsilon Andromedae ekscentrikus. Bet alternatyvus paaiškinimas teigė, kad planetų ir žvaigždę supančio dujų disko sąveika taip pat galėjo sukelti tokias ekscentriškas orbitas. Derindamas papildomus stebėjimo duomenis su naujais kompiuterių modeliais, „Ford“ ir jo kolegos sugebėjo parodyti, kad sąveika su dujų disku nesukeltų stebimų orbitų, tačiau sąveika su kita planeta juos natūraliai sukurtų.
Svarbiausias skiriamasis bruožas tarp šių teorijų buvo tas, kad dėl sąveikos su išoriniu disku orbita pasikeis labai lėtai, o dėl stiprios sąveikos su praeinančia planeta orbita pasikeis labai greitai, palyginti su 7000 metų laiko skale. orbitų evoliucionuoti “, - teigė Fordas. „Kadangi šios dvi hipotezės pateikia skirtingą sistemos evoliucijos prognozę, mes galime apriboti sistemos istoriją, remdamiesi dabartinėmis planetų orbitomis“.
Fordas teigė, kad planetoms susiformavus dujų ir dulkių disko viduje, planetų tempimas būtų išlaikęs jų orbita apskritimą. Dulkėms ir dujoms išsisklaidžius, tik sąveika su praeinančia planeta galėjo sukurti konkrečias šiandien stebimas dviejų išorinių planetų orbitas. Galbūt, pažymėjo jis, nerimą kelianti planeta buvo įsprausta į vidines planetas sąveikaujant su kitomis planetomis, esančiomis toli nuo centrinės žvaigždės.
Nepaisant to, kad prasidėjo, chaotiška sąveika būtų sukūrusi labai ekscentrišką trečiosios planetos orbitą, kuri po to taip pat pamažu trikdė antrosios planetos orbitą. Kadangi išorinė planeta dominuoja sistemoje, laikui bėgant ji pakankamai trikdė vidurinės planetos orbitą, kad lėtai ją deformuotų ir į ekscentrinę orbitą - tai yra tai, kas matoma šiandien, nors kas maždaug 7000 metų ar vėliau, vidurinė planeta palaipsniui grįžta į apskritimą Orbita.
„Būtent tai daro sistemą tokia savotiška“, - sakė A. Rasio. Paprastai gravitacinė jungtis tarp dviejų elipsinių orbitų niekada nesukreiptų atgal į beveik tobulą ratą. Apskritimas yra labai ypatingas. “
„Iš pradžių pagrindinis mūsų tyrimo tikslas buvo sumodeliuoti Upsilon Andromedae planetų sistemą, iš esmės tam, kad būtų galima nustatyti, ar dvi išorinės planetos yra toje pačioje plokštumoje, kaip tai daro Saulės sistemos planetos“, - sakė Lystad, pradėjęs dirbti su Rasio. kai ji buvo ateivė ir daugelį kompiuterinių integracijų atliko kaip savo vyresniosios disertacijos dalį. „Mes nustebome sužinoję, kad daugeliui mūsų modeliavimų buvo sunku pasakyti, ar planetos yra toje pačioje plokštumoje, nes viduriniosios planetos orbita periodiškai tapo beveik apskritimo formos. Kai pastebėjome, kad toks keistas elgesys egzistuoja visuose mūsų modeliuotuose modeliuose, mes supratome, kad tai yra sistemos, išgyvenusios planetų išsisklaidymą, žymė. Supratome, kad vyksta kažkas daug įdomesnio, nei kas nors anksčiau buvo atradęs “.
Supratimas, kas įvyko Upsilon Andromedae ir kitų ekstrasoliarių planetų sistemų formavimosi ir evoliucijos metu, daro didelę įtaką mūsų pačių Saulės sistemai.
„Kai supranti, kad daugumos žinomų ekstrasoliarių planetų orbitos yra labai ekscentriškos (kaip Upsilon Andromedae planetos), tu imi domėtis, ar mūsų saulės sistemoje gali būti kažkas ypatingo“, - teigė Fordas. Ar gali smurtinis planetų išsibarstymas būti toks dažnas, kad nedaugelis planetų sistemų išliktų ramios ir tinkamos gyventi? Laimei, astronomai, vadovaujami Geoff Marcy, UC Berkeley astronomijos profesoriaus, uoliai daro stebėjimus, kurie galų gale atsakys į šį jaudinantį klausimą “.
Tyrimą rėmė Nacionalinis mokslo fondas ir UC Berkeley's Miller Institute for Basic Research.
Originalus šaltinis: „Berkeley“ žinių laida
