الفلك

ما مدى صغر حجم النجم الذي يمكن أن يوفر إضاءة على مستوى الشمس لكواكبها؟

ما مدى صغر حجم النجم الذي يمكن أن يوفر إضاءة على مستوى الشمس لكواكبها؟


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.

... أو ما مدى صغر النظام الشمسي للحفاظ على كوكب شبيه بالأرض؟

الشمس ليست صغيرة حقًا ، و 1AU بعيدة جدًا عندما تنظر إلى نصف القطر المداري للكواكب الخارجية وحجم نجومها.

كيف يمكن أن يكون النجم صغيرًا ، بحيث لا يزال يوفر ما يعادل 1.36 kW / m للأرض2 فوق حد روش الخاص به (لكوكب بحجم الأرض)؟ ماذا سيكون قطر النجم والمدار الذي يوفر مثل هذا الإشعاع في مثل هذه الحالة؟

أعتقد أن القزم البني لن يكون كافيًا لإعطاء الكثير داخل حدود Roche ، مما يعني أن أي كوكب يتلقى كمية كافية من الضوء سيتمزق بفعل قوى المد والجزر ، ومن المحتمل أن يصعد إلى أصغر تسلسل رئيسي للنجوم سيزيد من إنتاج الطاقة بما يكفي إن كوكبًا في حدود روش سيُحترق مثل عطارد ، لذا يجب أن يكون مداره أكبر بكثير ... لكني لا أعرف تمامًا كيفية إجراء الحسابات المطلوبة.


أنا أعتبر النجوم الصغيرة تعني تسلسلًا رئيسيًا للنجوم (أو الأقزام البنية) بكتلة أقل من الشمس ، ثم أعتبر أيضًا البقايا النجمية المدمجة - الأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية.

التسلسل الرئيسي للنجوم والأقزام البنية

ما تحتاجه هو علاقة كتلة لمعان مقترنة بتعبير عن نصف قطر المد والجزر من حيث الكتلة النجمية. يعتمد الأخير أيضًا على كتلة الكوكب ، لذلك عندما تقول بحجم الأرض ، سأفترض أن ذلك يعني الكتلة ونصف القطر.

حتى تمر من خلال الحساب.

التدفق عند الكوكب هو $ L / 4 pi r ^ 2 $ ، حيث $ L $ هو اللمعان و $ r $ نصف القطر المداري (دائري المفترض).

دعنا بعد ذلك نستخدم العلاقة التقريبية $$ frac {L} {L _ { odot}} = left ( frac {M} {M _ { odot}} right) ^ 3 $$ يمكن لعلاقة عددية أكثر دقة يمكن الحصول عليها من حسابات النموذج التطوري. هناك تعقيد يتمثل في أن لمعان النجوم ذات الكتلة المنخفضة للغاية والأقزام البنية يعتمد على العمر.

بالنسبة للجسم الصلب ، يبلغ نصف قطر المد والجزر (حد روش) $$ r_t simeq 1.4 R_E left ( frac {M _ { odot}} {M_E} right) ^ {1/3}، $$ حيث $ R_E $ و $ M_E $ يمثلان نصف قطر وكتلة الأرض.

لذلك ، عند تعيين $ r = r_t $ ، التدفق إلى $ 1400 $ W m $ ^ {- 2} $ واستبدال $ L $ من حيث الكتلة ، نجد $$ frac {M} {M _ { odot}} = اليسار [ frac {4 pi times 1400} {L _ { odot}} (1.4 R_E) ^ 2 left ( frac {M _ { odot}} {M_E} right) ^ {2/3} صحيح] ^ {1/3}. $$

كل ما يتبقى هو إدخال الأرقام وسأحصل على M = 0.026 M _ { odot} $.

إذن ، قزم بني صغير - لكن هناك محاذير. أولاً ، والأهم من ذلك ، كما قلت ، إن العلاقة بين اللمعان والكتلة خشنة وجاهزة بعض الشيء ، وهي بالتأكيد تعتمد على العمر لشيء منخفض الكتلة مثل هذا. ثانيًا ، يعتمد التعبير عن حد روش قليلاً على الخصائص الهيكلية للكوكب ، لكنني أعتقد أن هذا يُدخل قدرًا قليلاً من عدم اليقين نسبيًا.

إذا كنت تستخدم تلك الكتلة وصيغة نصف قطر المد والجزر ، فستجد أن نصف القطر المداري هو $ 5R_E $ فقط. نظرًا لأن الحد الأدنى لحجم القزم البني هو نصف قطر كوكب المشتري ، فيبدو أن تكسر المد والجزر لن يكون العامل المحدد لكوكب شبيه بالأرض. لاحظ أيضًا أن طيف الإشعاع الصادر عن قزم بني قد يحتوي على نفس الطاقة لكل وحدة مساحة مثل ضوء الشمس ، ولكن له طيفًا مختلفًا تمامًا ؛ معظمهم من الأشعة تحت الحمراء مع عدم وجود أي شيء تقريبًا في النطاق المرئي.

بقايا نجمية مدمجة

أصغر "النجوم" ممكنة في شكل البقايا المنهارة المعروفة باسم الأقزام البيضاء أو النجوم النيوترونية. الكواكب لديك تم اكتشافه حول النجوم النيوترونية.

النجوم القزمة البيضاء "يولدون" حارة جدًا ، تبرد بسرعة ثم أبطأ. للإجابة على سؤالك يتطلب ملحقًا ، وهو الحد الأدنى من الوقت الذي تريده لهذه الإضاءة. يمتلك جهاز WD حديثي الولادة لمعانًا شمسيًا وقطرًا مشابهًا لقطر الأرض. لذلك يمكن أن يكون كوكبك على بعد 1 وحدة فلكية من هذا ولا يزال يتلقى طاقة شبيهة بالشمس لكل وحدة مساحة. لكنها ستكون قصيرة العمر ولن يكون طيف الضوء مثل الشمس. ستكون درجة حرارة WD تزيد عن 50000 كلفن وسيكون معظم الضوء في الأشعة فوق البنفسجية.

تشير منحنيات التبريد (والملاحظات) إلى أنها تبرد إلى 10 ^ {- 4} دولار من لمعان الشمس في أقل من مليار سنة ولديها درجات حرارة أكثر شبيهة بالشمس ، ولكن لتلقي إضاءة شبيهة بالشمس في هذه المرحلة ، يجب أن يكون كوكبك كذلك فقط 0.01 au من القزم الأبيض. تمتلك الأقزام البيضاء كتلة أقل بقليل من كتلة الشمس. باستخدام نفس صيغة نصف قطر المد والجزر الموضحة أعلاه ، نحصل على $ r_t sim 0.004 $ au. لذا استنتجت أنه نعم ، قد يكون من الممكن امتلاك كوكب طويل العمر بإضاءة شبيهة بالأرض حول قزم أبيض. لكن لاحظ (أ) الظروف تتغير بسرعة (مقارنة بالشمس) و (ب) عليك الترتيب لجعل الكوكب قريبًا ، لأن مدارًا بهذا الحجم كان من الممكن أن يكون داخل السلف العملاق الأحمر للقزم الأبيض.

النجوم النيوترونية يولدون في قلب انفجارات المستعرات الأعظمية ويبلغ نصف قطرها حوالي 10 كيلومترات وكتلتها حوالي 1.5 مرة من الشمس. إذا يمكن أن ينجو كوكبك من المستعر الأعظم (أو أن يتم بناؤه بعد ذلك) فهو يواجه مجموعة مماثلة من المشاكل لكوكب حول قزم أبيض.

تولد النجوم النيوترونية بدرجات حرارة سطحية تبلغ بلايين الدرجات ، تنبعث منها أشعة غاما الغزيرة. إنها تبرد بسرعة كبيرة - في غضون مليون سنة تنخفض درجة حرارة السطح إلى الأشعة السينية التي تنبعث منها مليون درجة وربما تصل درجات الحرارة التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية إلى عشرات الآلاف في غضون 100 مليون سنة. قد لا تبرد أبدًا أقل من هذا ، حيث يتم تسخينها من خلال دورانها الدوراني ، واضمحلال مجالاتها المغناطيسية القوية وتراكم الغاز من المادة بين النجمية. حتى عند 50000 كلفن ، وبسبب صغر حجمه ، فإن لمعان النجم النيوتروني جزء من مليون من لمعان الشمس. هذا يعني أنه يجب نقل كوكبك في حدود 0.001 au من النجم النيوتروني لتلقي نفس القوة وهذا سيكون جيدًا داخل يبلغ نصف قطر تفكك المد والجزر $ sim 0.005 $ au.

أستنتج أنه لا توجد بالفعل إمكانية طويلة المدى للإضاءة الشبيهة بالشمس من نجم نيوتروني. لاحظ أيضًا أنني تجاهلت انبعاث الغلاف المغناطيسي والنجم النابض من النجم النيوتروني. هذه أيضًا ظواهر قصيرة العمر شوهدت فقط في المليون سنة الأولى أو نحو ذلك من وجود النجوم النيوترونية.


تكشف دراسة نظام النجوم الفوضوي الشاب أسرار تكوين الكواكب

أكد فريق من العلماء باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / ما دون المليمتر (ALMA) لدراسة النجم الشاب إلياس 2-27 أن عدم استقرار الجاذبية يلعب دورًا رئيسيًا في تكوين الكواكب ، وقاموا للمرة الأولى بقياس كتلة أقراص الكواكب الأولية مباشرةً. باستخدام بيانات سرعة الغاز ، مما قد يؤدي إلى حل أحد ألغاز تكوين الكواكب. تم نشر نتائج البحث اليوم في ورقتين بحثيتين في The مجلة الفيزياء الفلكية.

أقراص الكواكب الأولية - الأقراص المكونة للكواكب المكونة من الغاز والغبار والتي تحيط بالنجوم الناشئة حديثًا - معروفة للعلماء بأنها مسقط رأس الكواكب. ومع ذلك ، ظلت العملية الدقيقة لتشكيل الكواكب لغزا. يركز البحث الجديد ، الذي قادته تيريزا بانيك كاري آند نتيلديو - خريجة حديثة من جامعة تشيلي وطالبة دكتوراه في جامعة ليدن والمرصد الأوروبي الجنوبي ، والمؤلف الرئيسي في أول ورقتين - على فتح القفل. سر تكوين الكواكب.

خلال الملاحظات ، أكد العلماء أن نظام إلياس 2-27 النجمي - نجم شاب يقع على بعد أقل من 400 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الحواء - كان يُظهر أدلة على عدم استقرار الجاذبية الذي يحدث عندما تحمل الأقراص المكونة للكوكب كتلة كبيرة. جزء من الكتلة النجمية للنظام. "كيف تشكل الكواكب بالضبط هو أحد الأسئلة الرئيسية في مجالنا. ومع ذلك ، هناك بعض الآليات الرئيسية التي نعتقد أنها يمكن أن تسرع عملية تكوين الكواكب ،" قال Paneque-Carre & ntildeo. "لقد وجدنا دليلًا مباشرًا على عدم استقرار الجاذبية في إلياس 2-27 ، وهو أمر مثير للغاية لأن هذه هي المرة الأولى التي يمكننا فيها إظهار دليل حركي ومتعدد الأطوال الموجية لنظام غير مستقر جاذبيًا. إلياس 2-27 هو النظام الأول الذي يتحقق من جميع المربعات ".

جعلت الخصائص الفريدة لـ Elias 2-27 لها شعبية لدى علماء ALMA لأكثر من نصف عقد. في عام 2016 ، اكتشف فريق من العلماء باستخدام ALMA عجلة من الغبار تدور حول النجم الشاب. يُعتقد أن الحلزونات ناتجة عن موجات كثيفة ، معروفة عمومًا بإنتاج أذرع يمكن التعرف عليها من المجرات الحلزونية - مثل مجرة ​​درب التبانة - ولكن في ذلك الوقت ، لم يسبق رؤيتها من قبل حول النجوم الفردية.

"اكتشفنا في عام 2016 أن قرص إلياس 2-27 له بنية مختلفة عن الأنظمة الأخرى التي تمت دراستها بالفعل ، وهو شيء لم يتم ملاحظته في قرص كوكبي أولي من قبل: ذراعا حلزوني كبير الحجم. كان عدم استقرار الجاذبية احتمالًا قويًا ، ولكن أصل هذه قالت Laura P & eacuterez ، الأستاذة المساعدة في Universidad de Chile والباحث الرئيسي في دراسة عام 2016: "ظلت الهياكل لغزا وكنا بحاجة إلى مزيد من الملاحظات". جنبًا إلى جنب مع المتعاونين ، اقترحت المزيد من الملاحظات في نطاقات ALMA المتعددة التي تم تحليلها مع Paneque-Carre & ntildeo كجزء من ماجستير. أطروحة في يونيفرسيداد دي تشيلي.

بالإضافة إلى تأكيد عدم استقرار الجاذبية ، وجد العلماء اضطرابات - أو اضطرابات - في نظام النجوم تفوق التوقعات النظرية. قال بانيك كاري ونتيلديو: "ربما لا تزال هناك مادة جديدة من السحابة الجزيئية المحيطة تسقط على القرص ، مما يجعل كل شيء أكثر فوضوية" ، مضيفًا أن هذه الفوضى قد ساهمت في ظواهر مثيرة للاهتمام لم يتم ملاحظتها من قبل ، والتي قام العلماء بها. لا يوجد تفسير واضح. "نظام إلياس 2-27 النجمي غير متماثل إلى حد كبير في بنية الغاز. كان هذا غير متوقع تمامًا ، وهذه هي المرة الأولى التي نلاحظ فيها مثل هذا التباين الرأسي في قرص كوكبي أولي."

أضاف كاساندرا هول ، الأستاذ المساعد للفيزياء الفلكية الحاسوبية في جامعة جورجيا ، والمؤلف المشارك في البحث ، أن تأكيد كل من عدم التناسق الرأسي واضطرابات السرعة - أول اضطرابات واسعة النطاق مرتبطة بالبنية الحلزونية في قرص كوكبي أولي - يمكن أن يكون لها آثار كبيرة على نظرية تكوين الكواكب. "قد يكون هذا بمثابة" مسدس دخان "لعدم استقرار الجاذبية ، والذي قد يسرع بعض المراحل الأولى من تكوين الكواكب. توقعنا هذا التوقيع لأول مرة في عام 2020 ، ومن وجهة نظر الفيزياء الفلكية الحسابية ، من المثير أن تكون على صواب."

أضافت Paneque-Carre & ntildeo أنه بينما أكد البحث الجديد بعض النظريات ، فقد أثار أيضًا أسئلة جديدة. "بينما يمكن الآن تأكيد عدم استقرار الجاذبية لشرح الهياكل الحلزونية في سلسلة الغبار المحيطة بالنجم ، هناك أيضًا فجوة داخلية ، أو مادة مفقودة في القرص ، والتي ليس لدينا تفسير واضح لها."

كان عدم وجود قياس مباشر لكتلة الأقراص المكونة للكوكب أحد العوائق التي تحول دون فهم تكوين الكواكب ، وهي مشكلة تناولها البحث الجديد. سمحت الحساسية العالية لـ ALMA Band 6 ، المقترنة بالنطاقين 3 و 7 ، للفريق بدراسة العمليات الديناميكية والكثافة وحتى كتلة القرص عن كثب. قالت بينيديتا فيرونيسي - طالبة دراسات عليا في جامعة ميلانو: "كانت القياسات السابقة لكتلة قرص الكواكب الأولية غير مباشرة وتعتمد فقط على الغبار أو النظائر المشعة النادرة. مع هذه الدراسة الجديدة ، أصبحنا الآن حساسين للكتلة الكاملة للقرص". باحث ما بعد الدكتوراه في & Eacutecole normale sup & eacuterieure de Lyon ، والمؤلف الرئيسي في الورقة الثانية. "تضع هذه النتيجة الأساس لتطوير طريقة لقياس كتلة القرص تسمح لنا بتحطيم أحد أكبر الحواجز وأكثرها إلحاحًا في مجال تكوين الكواكب. تسمح معرفة مقدار الكتلة الموجودة في الأقراص المكونة للكوكب علينا تحديد كمية المواد المتاحة لتشكيل أنظمة الكواكب ، ولفهم أفضل للعملية التي تتشكل من خلالها ".

على الرغم من أن الفريق قد أجاب على عدد من الأسئلة الرئيسية حول دور عدم استقرار الجاذبية وكتلة القرص في تكوين الكوكب ، إلا أن العمل لم ينته بعد. قال Paneque-Carre & ntildeo "دراسة كيفية تشكل الكواكب أمر صعب لأن تكوين الكواكب يستغرق ملايين السنين. هذا مقياس زمني قصير جدًا للنجوم التي تعيش آلاف الملايين من السنين ، ولكنها عملية طويلة جدًا بالنسبة لنا". "ما يمكننا القيام به هو مراقبة النجوم الشابة ، مع وجود أقراص من الغاز والغبار حولهم ، ومحاولة شرح سبب ظهور هذه الأقراص من المواد بالطريقة التي تبدو عليها. إن الأمر يشبه النظر إلى مسرح جريمة ومحاولة تخمين ما حدث. سيسمح لنا التحليل المقترن بالتحليل المتعمق المستقبلي لـ Elias 2-27 بتحديد كيفية عمل عدم استقرار الجاذبية في الأقراص المكونة للكواكب ، واكتساب المزيد من المعلومات حول كيفية تشكل الكواكب. "


وجد كوكب يدور حول نجم صغير بارد

باستخدام "الرؤية" الراديوية فائقة الوضوح لمصفوفة خط الأساس الطويل جدًا (VLBA) التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية على مستوى القارة ، اكتشف علماء الفلك كوكبًا بحجم زحل يدور عن قرب حول نجم صغير بارد على بعد 35 سنة ضوئية من الأرض. هذا هو أول اكتشاف لكوكب خارج المجموعة الشمسية باستخدام تلسكوب لاسلكي باستخدام تقنية تتطلب قياسات دقيقة للغاية لموقع النجم في السماء ، والاكتشاف الثاني فقط لهذه التقنية وللتلسكوبات الراديوية.

لطالما عُرفت هذه التقنية ، لكنها أثبتت صعوبة استخدامها. وهي تتضمن تتبع الحركة الفعلية للنجم في الفضاء ، ثم اكتشاف "تذبذب" ضئيل في تلك الحركة ناتج عن تأثير الجاذبية للكوكب. يدور النجم والكوكب حول موقع يمثل مركز الكتلة لكليهما معًا. يتم الكشف عن الكوكب بشكل غير مباشر إذا كان هذا الموقع ، المسمى barycenter ، بعيدًا بما يكفي عن مركز النجم لإحداث تذبذب يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوب.

من المتوقع أن تكون هذه التقنية ، التي تسمى تقنية القياس الفلكي ، جيدة بشكل خاص للكشف عن الكواكب الشبيهة بالمشتري في مدارات بعيدة عن النجم. هذا لأنه عندما يدور كوكب ضخم حول نجم ، فإن التذبذب الناتج في النجم يزداد مع وجود فاصل أكبر بين الكوكب والنجم ، وعلى مسافة معينة من النجم ، كلما زادت كتلة الكوكب ، زاد التذبذب الناتج.

بدءًا من يونيو 2018 واستمر لمدة عام ونصف ، تتبع علماء الفلك نجمًا يسمى TVLM 513-46546 ، وهو قزم بارد تقل كتلته عن عُشر كتلة شمسنا. بالإضافة إلى ذلك ، استخدموا بيانات من تسع ملاحظات سابقة لـ VLBA للنجم بين مارس 2010 وأغسطس 2011.

كشف التحليل الشامل للبيانات من تلك الفترات الزمنية عن تذبذب واضح في حركة النجم مما يشير إلى وجود كوكب مماثل في الكتلة لكوكب زحل ، يدور حول النجم مرة واحدة كل 221 يومًا. هذا الكوكب أقرب إلى النجم من عطارد إلى الشمس.

النجوم الصغيرة والرائعة مثل TVLM 513-46546 هي أكثر الأنواع النجمية عددًا في مجرتنا درب التبانة ، وقد وجد أن العديد منها يحتوي على كواكب أصغر ، يمكن مقارنتها بالأرض والمريخ.

"من المتوقع أن تكون الكواكب العملاقة ، مثل كوكب المشتري وزحل ، نادرة حول النجوم الصغيرة مثل هذا ، وتقنية القياس الفلكي هي الأفضل في العثور على كواكب شبيهة بالمشتري في مدارات واسعة ، لذلك فوجئنا بالعثور على كتلة أقل ، تشبه زحل قال سلفادور كورييل ، من جامعة المكسيك الوطنية المستقلة ، إن كوكبًا في مدار مضغوط نسبيًا. توقعنا العثور على كوكب أكثر ضخامة ، على غرار كوكب المشتري ، في مدار أوسع. وأضاف: "كان اكتشاف الحركات المدارية لهذا الرفيق الكوكبي ذي الكتلة الفرعية للمشتري في مثل هذا المدار المضغوط تحديًا كبيرًا".

تم اكتشاف أكثر من 4200 كوكب تدور حول نجوم غير الشمس ، لكن الكوكب المحيط بـ TVLM 513-46546 هو ثاني كوكب يتم العثور عليه باستخدام تقنية القياس الفلكي. طريقة أخرى ناجحة للغاية ، تسمى تقنية السرعة الشعاعية ، تعتمد أيضًا على تأثير جاذبية الكوكب على النجم. تكتشف هذه التقنية التسارع الطفيف للنجم ، إما باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها ، بسبب حركة النجم حول مركز الثقل.

قالت جيزيلا أورتيز ليون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي: "إن طريقتنا تكمل طريقة السرعة الشعاعية الأكثر حساسية للكواكب التي تدور في مدارات قريبة ، بينما طريقتنا أكثر حساسية للكواكب الضخمة الموجودة في مدارات بعيدة عن النجم". ألمانيا. "في الواقع ، لم تجد هذه التقنيات الأخرى سوى عدد قليل من الكواكب ذات الخصائص مثل كتلة الكوكب ، والحجم المداري ، وكتلة النجم المضيف ، على غرار الكوكب الذي اكتشفناه. نعتقد أن VLBA ، وتقنية قياس الفلك بشكل عام ، يمكن أن تكشف عن العديد من المزيد من الكواكب المماثلة ".

هناك تقنية ثالثة ، تسمى طريقة العبور ، وهي أيضًا ناجحة جدًا ، وهي تكتشف التعتيم الطفيف لضوء النجم عندما يمر كوكب أمامه ، كما يُرى من الأرض.

نجحت طريقة القياس الفلكي في اكتشاف أنظمة النجوم الثنائية القريبة ، وتم التعرف عليها منذ القرن التاسع عشر كوسيلة محتملة لاكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية. على مر السنين ، تم الإعلان عن عدد من هذه الاكتشافات ، ثم فشل في البقاء على قيد الحياة لمزيد من التدقيق. تكمن الصعوبة في أن التذبذب النجمي الناتج عن كوكب صغير جدًا عند رؤيته من الأرض لدرجة أنه يتطلب دقة غير عادية في القياسات الموضعية.

قال إيمي ميودوسزيفسكي ، من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي: "لقد زودتنا VLBA ، مع الهوائيات التي تفصل بينها مسافة تصل إلى 5000 ميل ، بقوة التحليل الكبيرة والدقة العالية للغاية اللازمة لهذا الاكتشاف". وأضافت "بالإضافة إلى ذلك ، فإن التحسينات التي تم إجراؤها على حساسية VLBA أعطتنا جودة البيانات التي جعلت من الممكن القيام بهذا العمل الآن".

المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاونية من قبل Associated Universities، Inc.


النجم الصغير ، الأصغر الذي تم اكتشافه على الإطلاق ، يمكن أن يكون له كواكب شبيهة بالأرض

حدد علماء الفلك أصغر نجم تم اكتشافه في الكون على الإطلاق وقالوا إنه يمكن أن يساعد في البحث عن كواكب شبيهة بالأرض قد يكون لها إمكانية الحياة.

يقع النجم على بعد 600 سنة ضوئية وهو أكبر بقليل من زحل ، وفقًا للباحثين في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة. يبلغ نصف قطر كوكب زحل حوالي 9.5 مرة من الأرض ، لكن النجوم عمومًا أكبر بكثير من الكواكب.

النجم المسمى EBLM J0555-57Ab ، النجم الذي تم تحديده حديثًا لديه قوة جاذبية أقوى بحوالي 300 مرة من تلك الموجودة على الأرض. نصف قطرها 8.4 بالمائة وكتلتها 8.1 بالمائة من حجم الشمس.

قال ألكسندر بويتشر من جامعة كامبريدج ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا النجم أصغر ، ومن المحتمل أن يكون أبرد من العديد من الكواكب الخارجية الغازية العملاقة التي تم تحديدها حتى الآن". "قد يبدو الأمر مذهلاً ، لكن العثور على نجم قد يكون أحيانًا أصعب من العثور على كوكب."

تتكون النجوم من سحب من الغاز تنهار تحت تأثير الجاذبية وتنبعث منها طاقة و [مدش] عادة على شكل ضوء وحرارة و [مدش] بسبب التفاعلات النووية التي تحدث في نواتها. تدور الكواكب حول النجوم ، بينما الكوكب خارج المجموعة الشمسية هو كوكب خارج نظامنا الشمسي.

وفقًا للباحثين ، من المحتمل أن يكون النجم الذي تم تحديده حديثًا صغيرًا بقدر ما يمكن أن يصبح النجم. تتطلب النجوم مستوى معينًا من الكتلة لتمكين اندماج الهيدروجين في مراكزها. الاندماج النووي لذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم هو العملية التي تطلق بها النجوم ، بما في ذلك الشمس ، الطاقة ، مما يمنعها من الانهيار تحت وزنها.

إذا كان النجم المعني أصغر ، فلن يكون لديه على الأرجح الكتلة المطلوبة للحفاظ على الاندماج النووي. قال بويتشر إنه كان سيصبح بدلاً من ذلك قزمًا بنيًا ، أجسامًا سماوية أكبر من الكواكب العملاقة ولكنها أصغر من أصغر النجوم وتنبعث منها الأشعة تحت الحمراء.

النجوم الصغيرة والقاتمة هي المفتاح لاكتشاف الكواكب الشبيهة بالأرض التي قد تحتوي على ماء سائل على سطحها ، وهو معيار أساسي لإمكانية الحياة.

وجد الخبراء أن TRAPPIST-1 ، وهو نجم قزم أكبر قليلاً من كوكب المشتري ، يدور حوله سبعة كواكب مشابهة لحجم الأرض. ثلاثة من هذه الكواكب تقع في ما يسمى "المنطقة الصالحة للسكن" للنجم ، حيث درجات الحرارة ليست شديدة الحرارة ولا شديدة البرودة لمنع وجود الماء السائل. النجم الذي تم تحديده حديثًا ، EBLM J0555-57Ab ، له كتلة تقديرية مماثلة لـ TRAPPIST-1 لكن نصف قطرها أصغر بمقدار الثلث تقريبًا.

قال المؤلف المشارك للدراسة ، Amaury Triaud ، كبير الباحثين في معهد كامبريدج لعلم الفلك: "توفر النجوم الأصغر ظروفًا مثالية لاكتشاف الكواكب الشبيهة بالأرض ، ولاستكشاف غلافها الجوي عن بُعد". "ومع ذلك ، قبل أن نتمكن من دراسة الكواكب ، نحتاج تمامًا إلى فهم نجمهم وهذا أمر أساسي."

أظهرت البيانات المأخوذة من مركبة الفضاء كبلر التابعة لناسا أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 40 مليار نظير للأرض وكواكب mdashor متشابهة في الحجم والظروف مع الأرض ، وبالتالي قد تحافظ على الحياة و mdashin المجرة ، والتي تشمل أنظمةنا الشمسية وغيرها خارجها. عند البحث عن الكواكب التي يمكن أن تحافظ على الحياة ، يبحث علماء الفلك عادةً عن مرشحين يشبهون الأرض ، مثل الكواكب التي قد تحتوي على مياه سائلة أو ذات حجم مماثل.

تم العثور على الكوكب الذي تم قياسه حديثًا بواسطة WASP (Wide Angle Search for Planets) ، وهي تجربة شاركت في إجرائها الجامعات البريطانية في كيلي ووارويك وليستر وسانت أندروز. تم قياسه أثناء مروره أمام نجمه الأم ، هذه العملية تعني أن النجم الأصل أصبح باهتًا بينما كان النجم الأصغر يدور حوله.

سيتم نشر التفاصيل الكاملة للدراسة في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.


اكتشف علماء الفلك كوكبًا مثل الأرض يدور حول نجم مثل الشمس

مركز ناسا مارشال لرحلات الفضاء

يقع Kepler 160 على بعد ثلاثة آلاف سنة ضوئية من الأرض ، وهو نجم شبيه بالشمس يعتقد بالفعل أن نظامه يحتوي على ثلاثة كواكب. يعتقد الباحثون الآن أنهم توصلوا إلى رابع. يبدو الكوكب KOI-456.04 ، كما يطلق عليه ، مشابهًا للأرض من حيث الحجم والمدار ، مما أثار آمالًا جديدة وجدنا أنه ربما يكون أفضل مرشح حتى الآن لكوكب خارجي صالح للسكن يشبه عالمنا الأصلي. تدعم النتائج الجديدة قضية تخصيص المزيد من الوقت للبحث عن الكواكب التي تدور حول نجوم مثل Kepler-160 وشمسنا ، حيث توجد فرصة أفضل لكوكب أن يتلقى نوع الإضاءة الملائمة للحياة.

تمت معظم اكتشافات الكواكب الخارجية حتى الآن حول النجوم القزمة الحمراء. هذه الأقزام الحمراء غير المتوقعة تمامًا هي أكثر أنواع النجوم شيوعًا. وتنطوي طريقتنا الرئيسية في العثور على الكواكب الخارجية على البحث عن عبور نجمي - الانخفاضات الدورية في سطوع النجم عندما يمر جسم يدور أمامه. هذا أسهل بكثير بالنسبة للنجوم الباهتة مثل الأقزام الحمراء ، والتي هي أصغر من شمسنا وتصدر المزيد من طاقتها كأشعة تحت الحمراء. يقع الاكتشاف الأكثر شهرة من هذا النوع بالقرب من أقرب نجم مجاور لنا ، وهو Proxima Centauri - وهو قزم أحمر له كوكب يحتمل أن يكون صالحًا للسكن يُدعى Proxima b (والذي تم تأكيد وجوده بالمناسبة في دراسة جديدة نُشرت هذا الأسبوع).

تشير البيانات الخاصة بالكواكب الخارجية الجديدة التي تدور حول كبلر 160 ، والتي نُشرت في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية يوم الخميس ، إلى موقف مختلف تمامًا. مما يمكن للباحثين قوله ، يبدو أن KOI 456.04 أصغر من ضعف حجم الأرض ويبدو أنه يدور حول Kepler-160 على نفس المسافة تقريبًا من الأرض إلى الشمس (مدار واحد كامل هو 378 يومًا). ولعل الأهم من ذلك أنه يتلقى حوالي 93٪ من الضوء الذي تحصل عليه الأرض من الشمس.

هذا أمر بالغ الأهمية ، لأن واحدة من أكبر العوائق التي تحول دون قابلية السكن حول النجوم القزمة الحمراء هي أنها يمكن أن تصدر الكثير من التوهجات عالية الطاقة والإشعاعات التي يمكن أن تقلى كوكبًا وأي حياة عليه. على النقيض من ذلك ، فإن النجوم مثل الشمس - وكبلر 160 ، من الناحية النظرية - أكثر استقرارًا ومناسبة لتطور الحياة.

وجد المؤلفون KOI-456.04 من خلال إعادة تحليل البيانات القديمة التي جمعتها بعثة كبلر التابعة لناسا. استخدم الفريق خوارزميتين جديدتين لتحليل السطوع النجمي المرصود من Kepler-160. تم تصميم الخوارزميات للنظر في أنماط التعتيم على مستوى أكثر دقة وتدريجية ، بدلاً من البحث عن الانخفاضات والقفزات المفاجئة التي تم استخدامها سابقًا لتحديد الكواكب الخارجية في النظام النجمي.

في الوقت الحالي ، يقول الباحثون أنه من المحتمل بنسبة 85٪ أن يكون KOI-456.04 كوكبًا حقيقيًا. لكن ذلك يستطع لا يزال قطعة أثرية من أدوات كبلر أو التحليل الجديد - يحتاج الكائن إلى اجتياز عتبة 99٪ ليكون كوكبًا خارجيًا معتمدًا. يتطلب الحصول على هذا المستوى من اليقين ملاحظات مباشرة. من المتوقع أن تكون الأجهزة الموجودة على تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم التابع لناسا على مستوى المهمة ، كما هو الحال بالنسبة لتلسكوب الفضاء PLATO التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، المقرر إطلاقه في عام 2026.


& # 8220A التوأم الأرض؟ & # 8221 & # 8211 رصد ضوء الشمس من نجم نادر يشبه الشمس ، يجلس في المنطقة الصالحة للسكن

أكثر أنواع النجوم وفرة في مجرتنا درب التبانة هي الأقزام الحمراء ، والتي تستضيف الجزء الأكبر من سكان مجرتنا ، وفقًا لتقارير موقع هابل التابع لناسا ، والذي يمكن أن يصل إلى عشرات المليارات من العوالم الفضائية. من بين أكثر من 4000 كوكب خارجي معروف ، يوجد كوكب KOI-456.04 & # 8211 الذي يقل حجمه عن ضعف حجم الأرض ، ويدور حوله ، Kepler-160 ، وهو يشبه إلى حد كبير تسلسلنا الرئيسي من النوع G من النوع G (الصورة أعلاه) ، والذي يشار إليه أحيانًا إلى قزم أصفر ، تشكل قبل حوالي 4.6 مليار سنة من انهيار الجاذبية للمادة داخل منطقة سحابة جزيئية كبيرة. وهو يفعل ذلك بمسافة بين نجم وكوكب يمكن أن تسمح بدرجات حرارة سطح الكوكب مواتية للحياة.

تم اكتشاف الجسم من قبل فريق بقيادة معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي في غوتنغن. النجم المضيف ، Kepler-160 ، في الواقع ينبعث الضوء المرئي من النجوم المركزية لجميع الكواكب الخارجية الأخرى تقريبًا ، من ناحية أخرى ، الأقزام الحمراء ، أقدم ، أصغر حجمًا وأكثر خفوتًا من الشمس ، يمكنها إنتاج مشاعل كبيرة من إشعاع الأشعة السينية و اندلاع الجسيمات فيما يسمى بالقذف الكتلي الإكليلي (CMEs).

سمحت التلسكوبات الفضائية مثل CoRoT و Kepler و TESS للعلماء باكتشاف حوالي 4000 من الكواكب خارج المجموعة الشمسية (الكواكب حول النجوم البعيدة) خلال الـ 14 عامًا الماضية. معظم هذه الكواكب بحجم كوكب الغاز العملاق نبتون ، حوالي أربعة أضعاف حجم الأرض ، وفي مدارات قريبة نسبيًا حول نجومها المضيفة.

يقدم النجم الصورة الكاملة للسكنى

لكن العلماء اكتشفوا أيضًا بعض الكواكب الخارجية الصغيرة مثل الأرض والتي من المحتمل أن تكون صخرية. كما أن حفنة من هذه الكواكب الصغيرة تقع أيضًا على مسافة مناسبة من نجمها المضيف ، حيث يحتمل أن تكون درجات حرارة سطحها معتدلة بسبب وجود المياه السطحية السائلة - المكون الأساسي للحياة على الأرض.

& # 8220 الصورة الكاملة لصلاحية السكن تتضمن نظرة على صفات النجم أيضًا ، & # 8221 يشرح عالم MPS والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة الدكتور رينيه هيلر. حتى الآن ، فإن جميع الكواكب الخارجية تقريبًا التي يقل حجمها عن ضعف حجم الأرض والتي لديها احتمالية لدرجات حرارة سطح كليمنت موجودة في مدار حول قزم أحمر.

مخاطر القزم الأحمر

تشتهر نجوم القزم الحمراء بأعمارها الطويلة للغاية. من المحتمل أن تكون الحياة على كوكب خارج المجموعة الشمسية في مدار حول نجم قزم أحمر قديم قد استغرقت ضعف الوقت الذي تستغرقه الحياة على الأرض في التكون والتطور. لكن الإشعاع الصادر عن نجم قزم أحمر هو في الغالب الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الضوء المرئي كما نعرفه. تشتهر العديد من الأقزام الحمراء أيضًا بانبعاث مشاعل عالية الطاقة ولقلي كواكبهم ، والتي ستصبح لاحقًا صالحة للسكن ، مع لمعان نجمي محسن طالما أن هذه النجوم صغيرة.

علاوة على ذلك ، فإن ضعفها يتطلب أن يكون أي كوكب صالح للسكن قريبًا جدًا من النجم بحيث تبدأ الجاذبية النجمية في تشويه الكوكب بشكل كبير. يمكن أن يؤدي تسخين المد والجزر الناتج في الكوكب إلى نشاط بركاني عالمي مميت. كل الأشياء مجتمعة ، فإن قابلية الكواكب حول النجوم القزمة الحمراء للسكنى موضع نقاش كبير في المجتمع العلمي.

أدخل Star Kepler-160

في مقالهم البحثي الجديد ، أبلغ فريق العلماء من MPS ، ومرصد Sonneberg ، وجامعة Göttingen ، وجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز ، ومن وكالة ناسا الآن عن اكتشاف كوكب مرشح أقل من ضعف حجم الأرض و مع إضاءة معتدلة من نجم يشبه الشمس. على مسافة تزيد قليلاً عن 3000 سنة ضوئية من النظام الشمسي ، كان النجم Kepler-160 موجودًا في مجال رؤية مهمة Kepler الأولية وتمت مراقبته باستمرار من عام 2009 إلى عام 2013. نصف قطره 1.1 نصف قطر شمسي ودرجة حرارة سطحه من 5200 درجة مئوية (300 درجة أقل من الشمس) ، ومعانها النجمي الشبيه بالشمس ، يجعلها تصويرًا فيزيائيًا فلكيًا لنجمنا الأم.

عُرف Kepler-160 منذ حوالي ست سنوات بأنه نجم مضيف لكوكبين خارج المجموعة الشمسية ، يُدعى Kepler-160b و Kepler-160c. كلا الكواكب أكبر بكثير من الأرض وفي مدارات قريبة نسبيًا حول نجمهم. من المؤكد أن درجات حرارة سطحها ستجعلها أكثر سخونة من فرن الخبز وكل شيء ما عدا مضيافًا للحياة كما نعرفها. لكن الاختلافات الطفيفة في الفترة المدارية لكوكب كبلر -160 سي أعطت العلماء توقيعًا لكوكب ثالث لم يتم تأكيده بعد.

عاد فريق العلماء الألمان والأمريكيين الآن إلى بيانات كبلر الأرشيفية الخاصة بـ Kepler-160 للبحث عن كواكب إضافية حول هذا النجم وللتحقق من أصل الكواكب من المدار Kepler-160c. نجح هيلر وزملاؤه سابقًا في العثور على ما مجموعه 18 كوكبًا خارجيًا في بيانات كبلر القديمة.

عند البحث عن الكواكب الخارجية ، يبحث العلماء عادةً عن تكرار اختلافات سطوع النجوم. هذه الخفتات المؤقتة ، عادة ما تكون 1٪ فقط أو أقل من السطوع النجمي الظاهر ، يمكن أن تكون ناتجة عن عبور الكواكب لأقراص نجومها المضيفة كما تُرى من الأرض.

كانت الفكرة الرئيسية لمايكل هيبك ، المؤلف المشارك للعمل الجديد ، وهيلر هي استخدام نموذج فيزيائي مفصل لتنوع السطوع النجمي بدلاً من البحث عن قفزة تشبه الخطوة إلى التعتيم ثم القفز من الخلف إلى- نمط السطوع الطبيعي في منحنيات الضوء النجمي. اعتاد هذا التقريب الشبيه بالمربع أن يكون أسلوب البحث القياسي لما يقرب من عقدين. & # 8220 تحسيننا مهم بشكل خاص في البحث عن كواكب صغيرة بحجم الأرض ، & # 8221 هيلر يشرح. & # 8220 إشارة الكواكب ضعيفة للغاية لدرجة أنها & # 8217 s مخفية بالكامل تقريبًا في ضجيج البيانات. يعد قناع البحث الجديد أفضل قليلاً في فصل إشارة الكواكب الخارجية الحقيقية عن الضوضاء في الحالات الحرجة ، ويضيف # 8221 هيلر.

خوارزمية بحث جديدة

كانت خوارزمية البحث الجديدة الخاصة بهم حاسمة لاكتشاف الكوكب العابر المرشح الجديد KOI-456.04. & # 8220 يشير تحليلنا إلى أن كبلر 160 لا يدور حول اثنين ولكن بإجمالي أربعة كواكب ، ويلخص # 8221 هيلر الدراسة الجديدة.

أحد الكواكب التي وجدها هيلر وزملاؤه هو Kepler-160d ، وهو الكوكب المشتبه به سابقًا المسؤول عن المدار المشوه لـ Kepler-160c. لا يُظهر Kepler-160d أي عبور في منحنى ضوء النجم ولذا فقد تم تأكيده بشكل غير مباشر. الكوكب الآخر ، المرشح رسميًا للكواكب ، هو KOI-456.04 ، وهو على الأرجح كوكب عابر نصف قطره 1.9 نصف قطر الأرض وفترة مدارية 378 يومًا.

Given its sun-like host star, the very Earth-like orbital period results in a very Earth-like insolation from the star—both in terms of the amount of the light received and in terms of the light color. Light from Kepler-160 is visible light very much like sunlight.

All things considered, KOI-456.04 sits in a region of the stellar habitable zone—the distance range around a star admitting liquid surface water on an Earth-like planet—that is comparable to the Earth’s position around the sun.

Planet KOI-456.01

“KOI-456.01 is relatively large compared to many other planets that are considered potentially habitable. But it’s the combination of this less-than-double the size of the Earth planet and its solar type host star that make it so special and familiar,” Heller clarifies. As a consequence, the surface conditions on KOI-456.04 could be similar to those known on Earth, provided its atmosphere is not too massive and non-Earth-like. The amount of light received from its host star is about 93 percent of the sunlight received on Earth. If KOI-456.04 has a mostly inert atmosphere with a mild Earth-like greenhouse effect, then its surface temperature would be +5 degrees Celsius on average, which is about ten degrees lower than the Earth’s mean global temperature.

It cannot currently be ruled out completely that KOI-456.04 is in fact a statistical fluke or a systematic measurement error instead of a genuine planet. The team estimates the chances of a planetary nature of KOI-456.04 to be about 85% pro planet. Obtaining a formal planetary status requires 99%.

While some of the Earth’s most powerful ground-based telescopes might be able to validate this candidate with observations of one of its upcoming transits, there is also a good chance that the PLATO space mission of ESA will be capable of a confirmation. PLATO is scheduled for launch in 2026 and one of its major science goals is the discovery of Earth-sized planets around sun-like stars. The MPS is currently building the PLATO Data Center and deeply involved in the PLATO mission. If PLATO will be oriented in such a way as to re-observe the field of view of the Kepler primary mission, then KOI-456.04 will have a chance of being confirmed and studied in even more detail with PLATO.


Smallest-ever star discovered by astronomers

Credit: Amanda Smith

The smallest star yet measured has been discovered by a team of astronomers led by the University of Cambridge. With a size just a sliver larger than that of Saturn, the gravitational pull at its stellar surface is about 300 times stronger than what humans feel on Earth.

The star is likely as small as stars can possibly become, as it has just enough mass to enable the fusion of hydrogen nuclei into helium. If it were any smaller, the pressure at the centre of the star would no longer be sufficient to enable this process to take place. Hydrogen fusion is also what powers the Sun, and scientists are attempting to replicate it as a powerful energy source here on Earth.

These very small and dim stars are also the best possible candidates for detecting Earth-sized planets which can have liquid water on their surfaces, such as TRAPPIST-1, an ultracool dwarf surrounded by seven temperate Earth-sized worlds.

The newly-measured star, called EBLM J0555-57Ab, is located about six hundred light years away. It is part of a binary system, and was identified as it passed in front of its much larger companion, a method which is usually used to detect planets, not stars. Details will be published in the journal Astronomy & Astrophysics.

"Our discovery reveals how small stars can be," said Alexander Boetticher, the lead author of the study, and a Master's student at Cambridge's Cavendish Laboratory and Institute of Astronomy. "Had this star formed with only a slightly lower mass, the fusion reaction of hydrogen in its core could not be sustained, and the star would instead have transformed into a brown dwarf."

EBLM J0555-57Ab was identified by WASP, a planet-finding experiment run by the Universities of Keele, Warwick, Leicester and St Andrews. EBLM J0555-57Ab was detected when it passed in front of, or transited, its larger parent star, forming what is called an eclipsing stellar binary system. The parent star became dimmer in a periodic fashion, the signature of an orbiting object. Thanks to this special configuration, researchers can accurately measure the mass and size of any orbiting companions, in this case a small star. The mass of EBLM J0555-57Ab was established via the Doppler, wobble method, using data from the CORALIE spectrograph.

"This star is smaller, and likely colder than many of the gas giant exoplanets that have so far been identified," said von Boetticher. "While a fascinating feature of stellar physics, it is often harder to measure the size of such dim low-mass stars than for many of the larger planets. Thankfully, we can find these small stars with planet-hunting equipment, when they orbit a larger host star in a binary system. It might sound incredible, but finding a star can at times be harder than finding a planet."

This newly-measured star has a mass comparable to the current estimate for TRAPPIST-1, but has a radius that is nearly 30% smaller. "The smallest stars provide optimal conditions for the discovery of Earth-like planets, and for the remote exploration of their atmospheres," said co-author Amaury Triaud, senior researcher at Cambridge's Institute of Astronomy. "However, before we can study planets, we absolutely need to understand their star this is fundamental."

Although they are the most numerous stars in the Universe, stars with sizes and masses less than 20% that of the Sun are poorly understood, since they are difficult to detect due to their small size and low brightness. The EBLM project, which identified the star in this study, aims to plug that lapse in knowledge. "Thanks to the EBLM project, we will achieve a far greater understanding of the planets orbiting the most common stars that exist, planets like those orbiting TRAPPIST-1," said co-author Professor Didier Queloz of Cambridge' Cavendish Laboratory.


Three elder sisters of the Sun with planets

Prof. Niedzielski's team have been working on this subject for years. Thanks to precise observations of the sky, they have managed to discover 26 stars around which planets revolve. Credit: Andrzej Romanski/NCU

An international team led by Prof. Dr. habil. Andrzej Niedzielski, an astronomer from the Nicolaus Copernicus University in Torun (Poland), has discovered yet another three extrasolar planets. These planets revolve around the stars that can be called elder sisters of our Sun.

You can read about the astronomers' success in Astronomy and Astrophysics. The prestigious European journal will publish the paper, "Tracking Advanced Planetary Systems (TAPAS) with HARPS-N. VII. Elder suns with low-mass companions." Apart from Prof. Andrzej Niedzielski from the NCU Institute of Astronomy, the team which worked on the discovery includes Prof. Dr. habil. Gracjan Maciejewski, also from the NCU Faculty of Physics, Astronomy and Informatics, Prof. Aleksander Wolszczan (Pennsylvania State University), Dr.Eva Villaver (University of Madrid) as well as Dr. Monika Adamów and Dr. Kacper Kowalik (both from the University of Illinois).

Discoverers of planets

Prof. Niedzielski's team have been working on this subject for years. Thanks to precise observations of the sky, they have managed to discover 26 stars around which planets revolve. These are usually planetary systems much older than ours. Their suns are mostly red giants. An exception is the Solaris system and the Pirx, a star similar to the Sun (although slightly less massive and cooler) and its planet, discovered in 2009.

"The red giant is a star that has burnt out hydrogen in its interior as a result of nuclear reactions and is rebuilding its internal structure to ignite helium burning nuclear reactions," explains Prof. Niedzielski. "Such a star shrinks in its central part, where the temperature starts to rise. Its outer areas expand significantly and cool down. Initially a yellow star, like the Sun, becomes red and huge. Hence the name of this type of stars. These stars can reach a size comparable to that of Earth's orbit."

The astronomers looked at 122 stars. They carried out their observations using the Hobby-Eberly Telescope (HET) at the McDonald Observatory, near Fort Davis, Texas, and the Italian National Galileo Telescope, which is located on the island of La Palma (Canary Islands) in Spain. They succeeded in discovering other extrasolar planets orbiting the stars which could be called the big sisters of our Sun.

"These stars are red giants. They have masses exactly the same as our star, but they are a few billion years older, much bigger and cooler," explains Prof. Niedzielski. "The planets that we have discovered are gas giants—without surfaces, similar to our Jupiter. They orbit far too close to their stars for conditions favorable for the origin of life to occur on them or in their vicinity."

Eldest sister: HD 4760

The star HD 4760 is an eighth magnitude object in Pisces constellation. It is 40 times larger and emits 850 times more light than the Sun, but because of its distance (about 1781 light years away from us) it is invisible to the naked eye, but it is already within reach of even small and amateur telescopes.

"A planet about 14 times more massive than Jupiter revolves around it. It is in an orbit similar in size to that of Earth around the Sun, at a distance of about 1.1 astronomical units. A year on this planet lasts 434 days," says Prof. Niedzielski.

The observations of the star that led to the discovery of the planet took 9 years. They were conducted first with the Hobby-Eberly telescope and the HRS spectrograph, then with the Galileo telescope and the Harps-N.

"The observations were so long because in the case of the search for planets near red giants it is necessary to study several periods of rotation of the star, which can reach hundreds of days," explains the astronomer from Toruń. "The researchers must make sure that a planet is actually observed, and not a spot on the star's surface that pretends to be a planet.

Younger sisters: TYC 0434-04538-1 and HD 96992

The astronomers have recently discovered a planet orbiting the TYC 0434-04538-1, a star about 2032 light-years away from us, in the Serpens constellation. Although it shines almost 50 times more strongly than the Sun, it is also invisible to the naked eye. The reason is again the great distance—to see this object of tenth apparent magnitude, you already need a small telescope. This star is ten times bigger than the Sun, and it is surrounded by a planet six times more massive than Jupiter.

"Interestingly, this planet orbits quite close to its star, at a distance of 0.66 astronomical units. In our Solar System it would be located between the orbits of Venus and Earth," explains Prof. Niedzielski. "A year on this gas planet lasts only 193 days.Observations of this star with both telescopes lasted 10 years.The third of the Sun's elder sisters, the HD 96992, is closest to us—'only' 1305 light years away. It is a star of the ninth magnitude in the Great Bear."

"This star, seven times bigger and almost 30 times more energetic than the Sun, has a planet with a mass only slightly bigger than that of Jupiter, in an orbit of 1.24 astronomical units. A year on this planet lasts 514 days," says Prof. Niedzielski.

This star has been observed with the use of two telescopes by astronomers for the longest time—14 years.


Cross-disciplinary cooperation is needed to save civilization

What, then, can be done? Such technological challenges go beyond the reach of a single discipline. CRISPR, for example, may be an invention within genetics, but its impact is vast, asking for oversight and ethical safeguards that are far from our current reality. The same with global warming, rampant environmental destruction, and growing levels of air pollution/greenhouse gas emissions that are fast emerging as we crawl into a post-pandemic era. Instead of learning the lessons from our 18 months of seclusion — that we are fragile to nature's powers, that we are co-dependent and globally linked in irreversible ways, that our individual choices affect many more than ourselves — we seem to be bent on decompressing our accumulated urges with impunity.

The experience from our experiment with the Institute for Cross-Disciplinary Engagement has taught us a few lessons that we hope can be extrapolated to the rest of society: (1) that there is huge public interest in this kind of cross-disciplinary conversation between the sciences and the humanities (2) that there is growing consensus in academia that this conversation is needed and urgent, as similar institutes emerge in other schools (3) that in order for an open cross-disciplinary exchange to be successful, a common language needs to be established with people talking to each other and not past each other (4) that university and high school curricula should strive to create more courses where this sort of cross-disciplinary exchange is the norm and not the exception (5) that this conversation needs to be taken to all sectors of society and not kept within isolated silos of intellectualism.

Moving beyond the two-culture divide is not simply an interesting intellectual exercise it is, as humanity wrestles with its own indecisions and uncertainties, an essential step to ensure our project of civilization.


A star the size of Saturn

The smallest star yet measured has been discovered by a team of astronomers led by the University of Cambridge. With a size just a sliver larger than that of Saturn, the gravitational pull at its stellar surface is about 300 times stronger than what humans feel on Earth. This star is likely about as small as stars can possibly become, meaning that this is one of the most compact instance of a naturally occurring hydrogen-fusion reactor.

Most planets have sizes between Neptune and Earth. However planets do not emit much light, they only radiate the heat they receive from their star. Exotic objects such as neutron stars and white dwarfs are smaller than most planets and do emit light, but those are bright only because they are cooling down from a hot beginning.

What makes this star, called EBLM J0555-57Ab, particular, is that, despite its diminutive size, it is just massive enough to enable the fusion of hydrogen nuclei into helium. This is the same process that powers the Sun&rsquos luminosity, and that scientists are attempting to replicate as a powerful energy source, here on Earth.

Alexander Boetticher, the lead author of the study, and an MPhil student at the University of Cambridge, was delighted by the discovery: &ldquoHad EBLM J0555-57Ab formed with only a slightly lower mass, the fusion reaction of hydrogen in its core could not be sustained, and the star would instead have transformed into a brown dwarf. Our discovery reveals how small stars can be!&rdquo

EBLM J0555-57Ab was identified by a planet-finding experiment called WASP, which is run by the Universities of Keele, Warwick, Leicester and St Andrews. EBLM J0555-57Ab was noticed when it passed in front of another, larger, parent star, forming what is called an eclipsing stellar binary system. The parent star became dimmer in a periodic fashion, the signature of an orbiting object. Thanks to this special configuration, researchers can accurately measure the masses and radii of an orbiting companion, here a small star. This method is also routinely used to study exoplanets, where it is called a transit. The mass of EBLM J0555-57Ab was established via the Doppler, wobble method, using data from the CORALIE spectrograph. CORALIE is an instrument built by the University of Geneva, whose main goal is also the study of exoplanets.

Alexander von Boetticher explains: &ldquoThis star is smaller, and likely colder than many of the heated gas-giant exoplanet that have been identified. Whilst such low-mass, dim stars are a fascinating feature of stellar physics, measuring their physical properties can be more difficult than for many of the larger exoplanets. Thankfully, we can find these small stars with planet-hunting equipment, when they orbit a larger host star in a binary system.&rdquo Sam Gill, a PhD student at Keele University continues: &ldquoIt might sound incredible, but finding a star can at times be harder than finding a planet!&rdquo

As it happens, EBLM J0555-57Ab has a mass comparable to the current estimate for TRAPPIST-1, an ultracool dwarf surrounded by seven temperate Earth-sized worlds, but has a radius that is nearly 30% smaller. &ldquoThis star was not found serendipitously.&ldquo explains Amaury Triaud, senior researcher at Cambridge&rsquos Institute of Astronomy. &ldquoEBLM J0555-57Ab was found as part of a dedicated observing campaign.&rdquo The EBLM project aims to measure the mass and size of the smallest stars that exist. Amaury Triaud continues: &ldquoThe smallest stars provide optimal conditions for the discovery of Earth-like planets, and for the remote exploration of their atmospheres. However, before we can study planets, we absolutely need to understand their star this is fundamental.&rdquo

All the crucial planetary parameters, like radius and mass, are entirely dependent on what radius and mass are assumed for their host stars. Although being the most numerous stars in the Universe, stars with sizes and masses less than 20% that of the Sun are poorly known. The EBLM project aims to plug that lapse in knowledge. Didier Queloz, professor at the Cavendish Laboratory concurs: &ldquoThanks to the EBLM project, we will achieve a far greater understanding of the planets orbiting the most common stars that exist, planets like those orbiting TRAPPIST-1.&rdquo

Numerous projects like the pale red dot search, as well as the MEarth, TRAPPIST/SPECULOOS/SAINT-EX, Apache and ExTra experiments, are attempting to discover Earth-like planets orbiting small red dwarf stars. &ldquoThe EBLM project is essential in supporting these multiple international efforts,&rdquo concludes Stéphane Udry, director at the Department of Astronomy, at the University of Geneva.

The discovery has been accepted for publication as a Letter to the journal Astronomy & Astrophysics. A pdf version can be accessed here: http://arxiv.org/pdf/1706.08781.pdf

local IoA contact: Dr Amaury Triaud ([email protected]) at the Institute of Astronomy, Cambridge.

الصور (click on image to obtain full resolution version)


The sizes of Saturn and EBLM J0555-57Ab are compared to one another. In the shadows, Jupiter and TRAPPIST-1 are represented to scale. Image credit: IoA/Amanda Smith


As above, but now with accompanying text. Image credit: IoA/Amanda Smith


First image of a multi-planet system around a sun-like star

The European Southern Observatory’s Very Large Telescope (ESO’s VLT) has taken the first ever image of a young, sun-like star accompanied by two giant exoplanets. Images of systems with multiple exoplanets are extremely rare, and — until now — astronomers had never directly observed more than one planet orbiting a star similar to the sun. The observations can help astronomers understand how planets formed and evolved around our own sun. Credit: European Southern Observatory

The European Southern Observatory's Very Large Telescope (ESO's VLT) has taken the first ever image of a young, sun-like star accompanied by two giant exoplanets. Images of systems with multiple exoplanets are extremely rare, and—until now—astronomers had never directly observed more than one planet orbiting a star similar to the sun. The observations can help astronomers understand how planets formed and evolved around our own sun.

Just a few weeks ago, ESO revealed a planetary system being born in a new, stunning VLT image (www.eso.org/public/news/eso2008). Now, the same telescope, using the same instrument (www.eso.org/public/teles-instr &hellip vlt/vlt-instr/sphere), has taken the first direct image of a planetary system around a star like our sun, located about 300 light-years away and known as TYC 8998-760-1.

"This discovery is a snapshot of an environment that is very similar to our solar system, but at a much earlier stage of its evolution," says Alexander Bohn, a Ph.D. student at Leiden University in the Netherlands, who led the new research published today in the رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

"Even though astronomers have indirectly detected thousands of planets in our galaxy, only a tiny fraction of these exoplanets have been directly imaged," says co-author Matthew Kenworthy, Associate Professor at Leiden University, adding that "direct observations are important in the search for environments that can support life." The direct imaging of two or more exoplanets around the same star is even more rare only two such systems have been directly observed so far, both around stars markedly different from our sun. The new ESO's VLT (www.eso.org/public/teles-instr &hellip anal-observatory/vlt) image is the first direct image of more than one exoplanet around a sun-like star. ESO's VLT was also the first telescope to directly image an exoplanet, back in 2004, when it captured a speck of light around a brown dwarf, a type of 'failed' star.

First ever image of a multi-planet system around a sun-like star. Credit: European Southern Observatory

"Our team has now been able to take the first image of two gas giant companions that are orbiting a young, solar analogue," says Maddalena Reggiani, a postdoctoral researcher from KU Leuven, Belgium, who also participated in the study. The two planets can be seen in the new image as two bright points of light distant from their parent star, which is located in the upper left of the frame. By taking different images at different times, the team were able to distinguish these planets from the background stars.

The two gas giants orbit their host star at distances of 160 and about 320 times the Earth-sun distance. This places these planets much further away from their star than Jupiter or Saturn, also two gas giants, are from the sun they lie at only five and 10 times the Earth-sun distance, respectively. The team also found the two exoplanets are much heavier than the ones in our solar system, the inner planet having 14 times Jupiter's mass and the outer one six times.

Bohn's team imaged this system during their search for young, giant planets around stars like our sun but far younger. The star TYC 8998-760-1 is just 17 million years old and located in the southern constellation of Musca (The Fly). Bohn describes it as a "very young version of our own sun."

This image, captured by the SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope, shows the star TYC 8998-760-1 accompanied by two giant exoplanets, TYC 8998-760-1b and TYC 8998-760-1c. This is the first time astronomers have directly observed more than one planet orbiting a star similar to the sun. The two planets are visible as two bright dots in the centre (TYC 8998-760-1b) and bottom right (TYC 8998-760-1c) of the frame, noted by arrows. Other bright dots, which are background stars, are visible in the image as well. By taking different images at different times, the team were able to distinguish the planets from the background stars. The image was captured by blocking the light from the young, sun-like star (top-left of centre) using a coronagraph, which allows for the fainter planets to be detected. The bright and dark rings we see on the star’s image are optical artefacts. Credit: ESO/Bohn et al.

These images were possible thanks to the high performance of the SPHERE (www.eso.org/public/teles-instr &hellip vlt/vlt-instr/sphere) instrument on ESO's VLT in the Chilean Atacama desert. SPHERE blocks the bright light from the star using a device called coronagraph (en.wikipedia.org/wiki/Coronagraph), allowing the much fainter planets to be seen. While older planets, such as those in our solar system, are too cool to be found with this technique, young planets are hotter, and so glow brighter in infrared light. By taking several images over the past year, as well as using older data going back to 2017, the research team have confirmed that the two planets are part of the star's system.

Further observations of this system, including with the future ESO Extremely Large Telescope (ELT), will enable astronomers to test whether these planets formed at their current location distant from the star or migrated from elsewhere. ESO's ELT will also help probe the interaction between two young planets in the same system. Bohn concludes: "The possibility that future instruments, such as those available on the ELT, will be able to detect even lower-mass planets around this star marks an important milestone in understanding multi-planet systems, with potential implications for the history of our own solar system."