האם אקספלנטיות "סוכריות כותנה" בצפיפות נמוכה הן למעשה רק כוכבי לכת רגילים עם טבעות? - מגזין החלל

Send

יש סוג של Exoplanet שאסטרונומים מתייחסים אליו לפעמים ככוכבי לכת סוכריות כותנה, או נפיחות-על. הם מסתוריים, מכיוון שהמוניהם אינם תואמים לרדיוסים הגדולים ביותר שלהם. שני המאפיינים מרמזים על כוכב לכת בעל צפיפות נמוכה במיוחד.

במערכת השמש שלנו אין כמוהם, ומציאתם במערכות סולאריות רחוקות הייתה תמוהה. עכשיו זוג אסטרונומים אולי הבינו את זה.

האסטרונומים הם אנתוני פירו מאוניברסיטת קרנגי ושריאס ויספרגדה, בקלטק. העיתון שלהם נקרא "בחינת האם ניתן להסביר פחזניות סופר כ- Exoplanets טבעתיות." זה מתפרסם בכתב העת האסטרונומי.

"התחלנו לחשוב, מה אם כוכבי הלכת האלה לא אווריריים כמו סוכריות כותנה בכלל", אמר פירו בהודעה לעיתונות. "מה אם פחזניות העל נראות כה גדולות מכיוון שהן בעצם מוקפות טבעות?"

ציידי כדור הארץ מצאו למעלה מ- 4,000 Exoplanets מאושרים. תוך התבוננות מדוקדקת, אסטרונומים יכולים להגביל מאפיינים של Exoplanet כמו צפיפות, מסה, גודל ואפילו אם הם נמצאים באזור המגורים של הכוכב שלהם. אבל אין דרך אמיתית לקבוע אם לחפצים הרחוקים האלה יש טבעות.

זה יהיה מפתיע אם אף אחד לא היה עושה זאת. לכל ענקיות הגז וענקיות הקרח במערכת השמש שלנו יש טבעות, למרות שרק שבתאי ניתן להבחין בהן בקלות.

עיקר המרחצנים מתגלים בשיטת המעבר. זה כרוך בתצפית מדוקדקת על כוכב לכת כשהוא עובר בין הכוכב המארח שלנו אלינו. בהתבסס על הטבילה הזעירה באור הכוכבים שגורם מעבר הכוכב, אסטרונומים יכולים לזהות כוכב לכת. כך גם הם קובעים את המאפיינים האחרים של כוכב לכת, יחד עם הצפייה כשהכוכב מתנדנד בתגובה לתנועתו של הכוכב.

אבל שיטת המעבר לא יכולה לומר לאסטרונומים אם לכוכב לכת יש טבעות. בניסוי מחשבה תהו האסטרונומים איך נראים כוכבי לכת כמו סטורן לצופה רחוק.

"התחלנו לתהות. אם היית מסתכל עלינו מעולם רחוק, האם היית מזהה את סטורן ככוכב לכת טבעתי, או שמא נראה שהוא כוכב לכת נפוח לאסטרונום זר?" ויספרגדה שאל.

במאמרם טוענים החוקרים כי "דוגמא מועילה שיש לקחת בחשבון היא זו של סטורן: בממוצע לאורך העונה, אם צופה חיצוני נמדד את גודלו של סטורן במעבר ללא דיווח על טבעות, הם היו מעריכים את הצפיפות האמיתית שלו בערך בגודל של שניים."

הם התבססו על ניסוי מחשבה זה עם ניסוי, או הדמיה בפועל. החוקרים הדמו כוכב לכת טבעתי שעובר מול השמש, ואיך זה ייראה לאסטרונום רחוק עם מכשירי הצפייה החזקים. הם חקרו גם את סוגי החומרים בטבעות שישפיעו על התצפיות.

התוצאות היו מעורבות. על פי עבודתם טבעות יכולות להסביר כמה כוכבי לכת עלים, אך לא את כולם. במאמרם הם אומרים, "אנו מגלים שההסבר הזה עובד עבור חלק מהנפיחות העל, אך עבור אחרים יש לו קשיים." חלק מההסבר לתוצאות אלה כולל את הספקטרום חסר הכוכבים של כוכבי לכת עלים.

במאמרם אומרים המחברים "כאן אנו שוקלים אם הם <פלנטות נשיפה> יכולים להיות בעלי רדיוסים גדולים להסיק מכיוון שהם למעשה טבעתיים. זה באופן טבעי יסביר מדוע פחזניות העל הראו עד כה רק ספקטרום מעבר חסר תחרות. " בדרך כלל לאקסופלאנט יש ספקטרום, אבל עם טבעות, אין כאלה.

המחברים ממשיכים: "אנו מגלים שהשערה זו יכולה לעבוד במקרים מסוימים אך לא בכולם. הקרבה של פחזניות העל לכוכבי ההורה שלהן מחייבת טבעות עם קומפוזיציה סלעית ולא קפואה. " זה בתורו מציב גבול לרדיוסים של הטבעות עצמן.

והגבול ברדיוסים פירושו שטבעות יכולות להסביר כמה כוכבי לכת עלים, אך לא את כולם. על פי העיתון, "זה גורם למאתגר להסביר את הגודל הגדול של קפלר 51b, 51c, 51d ו- 79d אלא אם הטבעות מורכבות מחומר נקבובי." שלושת כוכבי הלכת של קפלר 51 הם כולם כוכבי לכת עלים, והם השלושה עם הצפיפות הנמוכה ביותר הידועה. למעשה, אף על פי שכולם כוכבי הלכת בגודל יופיטר, ההמונים שלהם גדולים רק פי כמה מכדור הארץ.

בהודעה לעיתונות, הסביר השותף פירו את זה כך: "כוכבי לכת אלה נוטים למסלול בקרבה לכוכבים המארחים שלהם, כלומר הטבעות יצטרכו להיות סלעיים ולא קפואים. אבל רדידי טבעת סלעיים יכולים להיות גדולים כל כך, אלא אם כן הסלע נקבובי מאוד, כך שלא כל פאף-על יתאים לאילוצים האלה. "

החומר המרכיב טבעת סלעית יכול להיות כל כך צפוף ויכול רק להמציא טבעות בגודל מסוים. אם הוא צפוף מדי, ומרוחק מדי מכוכב הלכת, הוא ישתלב לוויינים במקום.

צמד החוקרים אומרים שלפחות שלושה כוכבי לכת עלים שנצפו ניתן להסביר על ידי טבעות: קפלר 87c ו- 177c וכן HIP 41378f. קפלר 87c גדול כמו נפטון, ובכל זאת הוא גדול פי 6 בלבד מכדור הארץ. לשניים האחרים ברשימתם יש פער דומה בין גודל ומסה.

למרבה הצער, כמו סוגיות רבות באסטרונומיה, אין לנו את הכוח הצפוי לגלות אם מחקר זה מדויק. תצפיות קרקע התקרבו למטרות בהירות, אך הכוכבים המארחים של כוכבי לכת עלים ידועים עמומים מדי. (היוצא מן הכלל היחיד הוא HIP 41278 f, שהוכרז ככוכב עלים חדש כשצמד הסופרים סיימו את המאמר הזה.) כמו כל הנושאים האחרים באסטרונומיה, עלינו לחכות לטלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי לשפוך מעט אור על הנושא. אף מתקן תצפית נוכחי אינו מסוגל לאתר טבעות סביב Exoplanets.

אם יאושר לאחד מהאקספלנטים האלה טבעות, זו תהיה התפתחות חשובה. אני אתן לאסטרונומים הבנה טובה בהרבה של התפתחות מערכות הפלנטה וכיצד התפתחו.