الفلك

كيف يقاس يوم عملاق غازي؟

كيف يقاس يوم عملاق غازي؟

بعد مشاهدة هذا الفيديو الخاص بمختبر الدفع النفاث هذا الذي يظهر فيه كاسيني بفاصل زمني لزحل ، تساءلت بما أن معظم الغازات عبارة عن غازات ، كيف لنا أن نعرف كم هي فترة الدوران في اليوم الأول؟

هل هناك علاقة قابلة للاستخدام بين مدى سرعة الطبقة العليا من الغازات واللب الصلب للكوكب؟


صحيح أن فترة دوران الكتلة الأكبر للكوكب يتم تقديرها من خلال شيء به مجال مغناطيسي.

لكن اسمحوا لي أن أتوسع في ذلك قليلاً.

لا يوجد مجال مغناطيسي كوكبي هو ثنائي القطب. الأرض بها شذوذ مغناطيسي قوي فوق المحيط الأطلسي ، قد تكون هناك اضطرابات أيونية بواسطة أقمار مثل Io ، أو أن مجالك المغناطيسي مجنون حقًا ، مثل أورانوس ونبتون.

(نموذج بسيط منخفض الترتيب للمجال المغناطيسي للأرض ، من GFZ Potsdam)

ولكن بغض النظر عن شكله ، فإنه عادة ما يكون ثابتًا في خطوط الطول والعرض. يشير هذا بشكل خاص إلى أن المجال وتشوهاته يتم إنشاؤها بطريقة ما بواسطة الكتلة الأكبر للكوكب ، وإلا فإن الحقل سيتحرك بالنسبة إلى خريطة السطح ، في حالة الأرض. لذلك كل هذا الكلام فقط لتأسيس ما يلي: يمكننا أن نأخذ أشكال المجال المغناطيسي كما لو كانت أشكالًا سطحية ، وباتباعها نحدد معدل الدوران.

الآن القصة لا تنتهي عند هذا الحد. في حين أن هذا يبدو لطيفًا من حيث المبدأ ، للقيام بذلك عمليًا ، نحتاج إلى إرسال مسبار وإجراء قياسات في الموقع لهذا المشهد المغناطيسي المتغير.

ولكن ما يمكن فعله من بعيد ومن الأرض هو مراقبة أنماط الغلاف المتأين. نظرًا لأن الأيونوسفير للكوكب جيد ، غاز مؤين ، عند ضغوط منخفضة للغاية (تقريبًا بترتيب microbar إلى nanobar) يتم تجميده مع المجال المغناطيسي الذي يجعل جزيئات البلازما جيرات. هذا يعني أن بلازما الغلاف الأيوني تتبع المشهد المغناطيسي ، وتتحول الآن إلى منظر طبيعي للبلازما. هذا المشهد البلازمي يمكن ملاحظته عادة من الأرض من خلال إشارات الراديو التي يبثها. من الممكن أيضًا رؤية هذا في الأشعة فوق البنفسجية ، إذا كان هناك نشاط بلازما قوي من خلال القصف الشفقي للغلاف الجوي العلوي للكوكب.

من اجلك السؤال الثاني، هذا رقم بسيط. بادئ ذي بدء ، لا توجد طبقة "علوية" من الغلاف الجوي ، حيث إن كثافة الغلاف الجوي تتناقص باستمرار مع زيادة المسافة من الجسم الكوكبي المعني.
ما قد تفكر فيه هو طبقات السحابة العليا ، حيث تنتهي بشكل واضح عند بعض الارتفاع.
ولكن يتم تحديد سرعات الرياح بشكل أكبر من خلال تدرجات الضغط الناتجة عن تسخين النجم المركزي للكوكب ، وقدرة الغلاف الجوي على البرودة.
هناك فئة واحدة من الكواكب ، ولكن قد توجد علاقة بين سرعة الرياح عند ضغط 0.1 بار تقريبًا والدينامو المغناطيسي. هذه هي كواكب المشترى الساخنة التي تستضيف أجواء قد تكون مؤينة بشكل كافٍ لكي يتم كبح رياحها بواسطة المجال المغناطيسي للكواكب.
ثم ستكون هناك سرعة محدودة ، بالنظر إلى مجال كوكبي معين. ومع ذلك ، لا يزال هذا مجالًا للبحث النشط ، ولكنه سيعطيك علاقة بين الاثنين.


اعتقدت لوقت طويل أنه تم قياس عمالقة الغاز في ذلك اليوم من خلال انتظار ظهور ميزة معينة ، مثل البقعة الحمراء الرائعة لكوكب المشتري. ومع ذلك ، عند البحث عنها للتو علمت أن ذلك يتم عن طريق قياس المجال المغناطيسي. هذه المقالة خاصة بالمشتري ، لكني أتخيل أن قياس زحل هو نفسه إلى حد كبير ،

تمكن العلماء أخيرًا من استخدام الانبعاثات الراديوية من المجال المغناطيسي للمشتري لحساب فترة دوران الكوكب وسرعته. بينما تدور أجزاء أخرى من الكوكب بسرعات مختلفة ، يتم استخدام السرعة المقاسة بواسطة الغلاف المغناطيسي كسرعة الدوران الرسمية وفترة الدوران.

أخشى أنه ليس لدي إجابة على سؤالك الثاني.


توجد بالفعل إجابة جيدة ، ولكن من الجدير بالذكر أن معدل دوران كوكب ما غير محدد جيدًا ، حيث من غير المرجح أن تدور العديد من الكواكب بشكل موحد. على سبيل المثال ، تقدم كواكب المشتري الحارة تدفقات منطقية ، فهل يجب قياس معدل دوران الكوكب مع مراعاة التدفقات أم لا؟

لا نعرف حتى ما إذا كان هناك نواة صلبة في عمالقة الغاز ، لذا يجب أن يكون السؤال عن معدل الدوران هو "هل هناك طريقة لقياس ملف معدل دوران كوكب ما" والإجابة نعم ، لكنها صعبة حقًا. هذا على سبيل المثال أحد الأهداف طويلة المدى لبعثة جونو. من خلال قياس الضغط والكثافة وتكوين الغلاف الجوي في نصف قطر مختلف ، يمكنك محاولة التمسك بنموذج دوران عام يمنحك السرعة المحلية ومن ثم معدل الدوران. بالطبع ، تصبح الصورة أكثر صعوبة عندما تفكر في المجالات المغناطيسية.


يراقب هابل كيف ينمو كوكب عملاق

يوضح هذا الرسم التوضيحي للكوكب الخارجي PDS 70b الذي تم تشكيله حديثًا كيف يمكن للمواد أن تسقط على العالم العملاق بينما تتراكم الكتلة. من خلال استخدام حساسية هابل للأشعة فوق البنفسجية (UV) ، حصل الباحثون على نظرة فريدة من نوعها على الإشعاع من الغازات شديدة السخونة التي تسقط على الكوكب ، مما سمح لهم بقياس معدل نمو كتلة الكوكب بشكل مباشر لأول مرة. كوكب PDS 70b مُحاط بقرص الغاز والغبار الخاص به والذي يقوم بسحب المواد من القرص المحيطي الأكبر بشكل كبير في هذا النظام الشمسي. يفترض الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد من قرصه المحيط بالكوكب إلى الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتقوم بنقل المواد إلى سطح الكوكب. يُظهر الرسم التوضيحي تكوينًا محتملاً لتراكم الغلاف المغناطيسي ، لكن الهندسة التفصيلية للحقل المغناطيسي تتطلب عملاً في المستقبل للتحقيق فيه. لقد اكتسب العالم البعيد بالفعل ما يصل إلى خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري على مدى حوالي 5 ملايين سنة ، ولكن من المتوقع أن يكون في نهاية عملية تكوينه. يدور PDS 70b حول النجم القزم البرتقالي PDS 70 على بعد حوالي 370 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة Centaurus. الائتمان: العلوم: مرصد ماكدونالد - جامعة تكساس ، ييفان زو (UT) التوضيح: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، STScI ، جوزيف أولمستيد (STScI)

هل سبق لك أن أحدثت فوضى كاملة في مطبخك أثناء الخبز؟ في لحظات قد يبدو أن الدقيق يطفو في الهواء ، ولكن بمجرد إضافة الكثير من الماء وتشكيل العجين ، يصبح الخبز أشبه بالكرة. هناك عملية مماثلة تعمل في نظام شمسي بعيد المدى يعرف باسم PDS 70 ، باستثناء الطحين والماء اللذين يتم تبديلهما بالغاز والغبار. في حالة كوكب PDS 70b ، يتم سحب الغاز والغبار ببطء حيث يبني هذا العالم البعيد كتلة على مدى ملايين السنين.

قام الباحثون باستخدام هابل بقياس معدل نمو كتلة PDS 70b مباشرة لأول مرة باستخدام حساسيات المرصد الفريدة من الأشعة فوق البنفسجية لالتقاط الإشعاع من الغاز شديد السخونة الذي يسقط على الكوكب. يدور العالم الضخم بحجم كوكب المشتري على نفس المسافة تقريبًا مثل أورانوس من الشمس - على الرغم من أنه يمر عبر فوضى من الغاز والغبار أثناء تحركه عبر النظام الشمسي. قد يكون الكوكب ، الذي بدأ في التكوين منذ حوالي 5 ملايين سنة ، في نهاية عملية تكوينه. تفتح نتائج الباحثين طريقة جديدة لدراسة تكوين الكواكب التي يمكن أن تساعد علماء الفلك الآخرين الذين يسعون لمعرفة المزيد عن كيفية نمو الكواكب العملاقة في الأنظمة الشمسية البعيدة.

يعطي تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا علماء الفلك نظرة نادرة على كوكب بحجم كوكب المشتري لا يزال يتشكل ويتغذى على المواد المحيطة بنجم شاب.

قال بريندان بولر Brendan Bowler من جامعة تكساس في أوستن: "نحن لا نعرف الكثير عن كيفية نمو الكواكب العملاقة". "يمنحنا نظام الكواكب هذا الفرصة الأولى لمشاهدة سقوط المواد على كوكب ما. تفتح نتائجنا مجالًا جديدًا لهذا البحث."

على الرغم من أنه تم فهرسة أكثر من 4000 من الكواكب الخارجية حتى الآن ، تم تصوير حوالي 15 منها فقط بشكل مباشر حتى الآن بواسطة التلسكوبات. والكواكب بعيدة جدًا وصغيرة جدًا ، فهي مجرد نقاط في أفضل الصور. تمهد تقنية الفريق الحديثة لاستخدام هابل لتصوير هذا الكوكب مباشرة طريقًا جديدًا لمزيد من البحث عن الكواكب الخارجية ، خاصة خلال السنوات التكوينية للكوكب.

التقط التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي أول صورة واضحة لكوكب متشكل ، PDS 70b ، حول نجم قزم في عام 2018. يبرز الكوكب كنقطة مضيئة على يمين مركز الصورة ، والتي تم تعتيمها بواسطة قناع كوروناجراف يستخدم لحجب ضوء النجم المركزي. الائتمان: ESO ، VLT ، André B. Müller (ESO)

يدور هذا الكوكب الخارجي الضخم ، المسمى PDS 70b ، حول النجم القزم البرتقالي PDS 70 ، المعروف بالفعل بوجود كوكبين نشطين داخل قرص ضخم من الغبار والغاز يحيط بالنجم. يقع النظام على بعد 370 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة قنطورس.

قال Yifan Zhou ، من جامعة تكساس في أوستن: "هذا النظام مثير للغاية لأننا نستطيع أن نشهد تشكل كوكب". "هذا هو الكوكب الأصغر الذي صوره هابل بشكل مباشر على الإطلاق." في عمر 5 ملايين سنة ، لا يزال الكوكب يجمع المواد ويبني الكتلة.

توفر حساسية هابل للأشعة فوق البنفسجية (UV) نظرة فريدة على الإشعاع الناتج عن الغاز شديد السخونة المتساقط على الكوكب. وأضاف تشو: "أتاحت لنا ملاحظات هابل تقدير مدى سرعة اكتساب الكوكب للكتلة".

سمحت أرصاد الأشعة فوق البنفسجية ، التي تضيف إلى مجموعة الأبحاث حول هذا الكوكب ، للفريق بقياس معدل نمو كتلة الكوكب مباشرة لأول مرة. لقد اكتسب العالم البعيد بالفعل ما يصل إلى خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري خلال فترة تبلغ حوالي 5 ملايين سنة. تضاءل معدل التراكم المقاس الحالي إلى النقطة التي إذا ظل المعدل ثابتًا لمليون سنة أخرى ، فإن الكوكب سيزداد فقط بمقدار 1/100 إضافية من كتلة المشتري.

يؤكد Zhou و Bowler على أن هذه الملاحظات هي لقطة واحدة في الوقت المناسب - هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتحديد ما إذا كان المعدل الذي يضيف به الكوكب الكتلة يتزايد أم يتناقص. "قياساتنا تشير إلى أن الكوكب في نهاية عملية تكوينه."

أرصاد هابل تحدد بدقة كوكب PDS 70b. تحجب صورة كوروناجراف على كاميرا هابل وهج النجم المركزي حتى يمكن رصد الكوكب بشكل مباشر. على الرغم من أنه تم فهرسة أكثر من 4000 من الكواكب الخارجية حتى الآن ، تم تصوير حوالي 15 منها فقط بشكل مباشر حتى الآن بواسطة التلسكوبات. تمهد تقنية الفريق الحديثة لاستخدام هابل لتصوير هذا الكوكب مباشرة طريقًا جديدًا لمزيد من البحث عن الكواكب الخارجية ، خاصة خلال السنوات التكوينية للكوكب. حقوق الصورة: SCIENCE: NASA، ESA، McDonald Observatory - University of Texas، Yifan Zhou (UT) IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI)

يتم تعبئة نظام PDS 70 الشاب بقرص غاز وغبار بدائي يوفر الوقود لتغذية نمو الكواكب في جميع أنحاء النظام بأكمله. كوكب PDS 70b مُحاط بقرص الغاز والغبار الخاص به والذي يقوم بسحب المواد من القرص المحيطي الأكبر بشكل كبير. يفترض الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد من القرص المحيط بالكوكب إلى الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتقوم بنقل المواد إلى سطح الكوكب.

وأوضح تشو: "إذا كانت هذه المادة تتبع أعمدة من القرص إلى الكوكب ، فإنها ستسبب نقاطًا ساخنة محلية". ويمكن أن تكون هذه النقاط الساخنة أعلى بعشر مرات على الأقل من درجة حرارة كوكب الأرض. تم العثور على هذه البقع الساخنة تتوهج بشدة في ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

تقدم هذه الملاحظات نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل الكواكب الغازية العملاقة حول شمسنا قبل 4.6 مليار سنة. قد يكون كوكب المشتري قد تجمَّع على قرص محاط به من المواد المتساقطة. قد تكونت أقماره الرئيسية أيضًا من بقايا الطعام في ذلك القرص.

كان التحدي الذي واجهه الفريق هو التغلب على وهج النجم الأم. يدور PDS 70b تقريبًا على نفس المسافة التي يدور بها أورانوس عن الشمس ، لكن نجمه أكثر سطوعًا بمقدار 3000 مرة من الكوكب عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية. أثناء معالجة تشو للصور ، أزال بعناية وهج النجم ليترك وراءه الضوء المنبعث من الكوكب فقط. من خلال القيام بذلك ، قام بتحسين حدود مدى قرب كوكب ما من نجمه في ملاحظات هابل بمعامل خمسة.

وأضاف بولر: "بعد 31 عامًا من الإطلاق ، ما زلنا نبحث عن طرق جديدة لاستخدام هابل". "ستفتح إستراتيجية ييفان للمراقبة وتقنية المعالجة اللاحقة نوافذ جديدة لدراسة أنظمة مماثلة ، أو حتى نفس النظام ، مرارًا وتكرارًا مع هابل. مع الملاحظات المستقبلية ، يمكننا اكتشاف متى يسقط معظم الغاز والغبار على كواكبهم وما إذا يفعل ذلك بمعدل ثابت ".

نُشرت نتائج الباحثين في أبريل 2021 في The المجلة الفلكية.


محتويات

بالنسبة للأجسام الصلبة ، مثل الكواكب الصخرية والكويكبات ، فإن فترة الدوران هي قيمة واحدة. بالنسبة للأجسام الغازية أو السائلة ، مثل النجوم والكواكب الغازية العملاقة ، تختلف فترة الدوران من خط استواء الكائن إلى قطبه بسبب ظاهرة تسمى الدوران التفاضلي. عادةً ما تكون فترة الدوران المُحددة لعملاق غازي (مثل كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون) هي فترة دورانه الداخلية ، كما هو محدد من دوران المجال المغناطيسي للكوكب. بالنسبة للأجسام غير المتماثلة كرويًا ، فإن فترة الدوران ، بشكل عام ، ليست ثابتة ، حتى في حالة عدم وجود قوى الجاذبية أو المد والجزر. هذا لأنه على الرغم من أن محور الدوران ثابت في الفضاء (عن طريق الحفاظ على الزخم الزاوي) ، فإنه ليس بالضرورة ثابتًا في جسم الكائن نفسه. [ بحاجة لمصدر ] نتيجة لذلك ، يمكن أن تختلف لحظة القصور الذاتي للكائن حول محور الدوران ، وبالتالي يمكن أن يختلف معدل الدوران (لأن ناتج لحظة القصور الذاتي ومعدل الدوران يساوي الزخم الزاوي ، الذي تم إصلاحه). على سبيل المثال ، يُظهر Hyperion ، وهو قمر صناعي لكوكب زحل ، هذا السلوك ، وتوصف فترة دورانه بأنها فوضوية.

تتكون فترة دوران الأرض بالنسبة للشمس (متوسط ​​يومها الشمسي) من 86400 ثانية من متوسط ​​الوقت الشمسي ، بحكم التعريف. كل واحدة من هذه الثواني أطول قليلاً من ثانية من نظام SI لأن اليوم الشمسي للأرض أصبح الآن أطول قليلاً مما كان عليه خلال القرن التاسع عشر ، بسبب تباطؤ المد والجزر. تم اختيار متوسط ​​الثانية الشمسية بين عامي 1750 و 1892 في عام 1895 من قبل سايمون نيوكومب كوحدة مستقلة للوقت في جداول الشمس. تم استخدام هذه الجداول لحساب التقويم الفلكي في العالم بين عامي 1900 و 1983 ، لذلك أصبحت هذه الثانية تُعرف باسم التقويم الفلكي الثاني. تم جعل الثانية SI مساوية لـ التقويم الفلكي الثاني في عام 1967. [1]

تسمى فترة دوران الأرض بالنسبة للنجوم الثابتة يوم نجمي بواسطة خدمة النظم المرجعية ودوران الأرض الدولية (IERS) ، هو 86164.098 903691 ثانية من متوسط ​​الوقت الشمسي (UT1) (23 ح 56 م 4.098 903 691 س ). [2] [3] فترة دوران الأرض بالنسبة للاعتدال الربيعي السابق أو المتحرك ، يوم فلكي، هو 86164.090530832 88 ثانية من متوسط ​​الوقت الشمسي (UT1) (23 ح 56 م 4.090 530 832 88 س ). [2] وبالتالي فإن اليوم الفلكي أقصر من اليوم النجمي بحوالي 8.4 مللي ثانية. [4] طول متوسط ​​اليوم الشمسي بالثواني SI متاح من IERS للفترتين 1623-2005 [5] و1962-2005. [6] في الآونة الأخيرة (1999-2005) ، تباين متوسط ​​الطول السنوي لمتوسط ​​اليوم الشمسي الذي يزيد عن 86400 ثانية بين 0.3 مللي ثانية و 1 مللي ثانية ، والتي يجب إضافتها إلى كل من الأيام النجمية والفلكية المعطاة في متوسط ​​الوقت الشمسي أعلاه للحصول على أطوالهم بالثواني SI.


قد يكون كوكب غريب غريب هو قلب عملاق الغاز الذي تم تجريده

عالم بعيد أكبر بحوالي 40 مرة من أرض قد يكون اللب المتبقي لكوكب عملاق ، أو كوكب عملاق في طور التكوين توقف نموه ، حسب دراسة جديدة.

قال الباحثون إن هذه النتائج قد تساعد في إلقاء الضوء على الشكل الغامض الذي تبدو عليه النوى الغامضة للكواكب العملاقة.

درس العلماء الكوكب الخارجي TOI-849b ، والذي تابع لوكالة ناسا عبور قمر صناعي لمسح الكواكب الخارجية (TESS) تم اكتشافه لأول مرة في عام 2018 والذي ساعد في تأكيد وجوده لاحقًا مرصد لا سيلا في تشيلي. يدور هذا العالم الغريب حول النجم الشبيه بالشمس TOI-849 على بعد حوالي 730 سنة ضوئية من الأرض.

مع كتلته حوالي 40 ضعف كتلة الأرض ، تبلغ كتلة TOI-849b نصف كتلة الأرض تقريبًا زحل. في الوقت نفسه ، ساعدت البيانات من مرصد بارانال في شيلي والتلسكوب العالمي لمرصد لاس كومبريس في الكشف عن أن قطر الكوكب الخارجي يبلغ حوالي 3.45 مرة من قطر الأرض ، وهو ما يُقارن بقطر كوكب نبتون. إجمالاً ، تشير هذه المعلومات إلى أن كوكب خارج المجموعة الشمسية له كثافة مماثلة لكثافة الأرض ، مما يجعله أكبر كوكب تم اكتشافه بحجم نبتون حتى الآن.

يدور TOI-849b حول نجمه في مدار سريع وضيق مدته 18.4 ساعة فقط. هذا يجعله قريبًا بشدة من نجمه على مسافة 1.5 ٪ فقط من الوحدة الفلكية (AU) ، متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس (حوالي 93 مليون ميل ، أو 150 مليون كيلومتر).

لذلك يقع الكوكب الخارجي المكتشف حديثًا في منتصف ما يسمى "صحراء نبتون الحارة، "ندرة ظاهرة (وغامضة) من عوالم بحجم نبتون تدور بالقرب من نجومها.

"لا يوجد الكثير من الكواكب في هذا المكان الفاصل ، لذا فإن رؤية كوكب بهذا الحجم بهذا الحجم بالقرب من نجم أمر رائع جدًا" ، هذا ما قاله شون ريموند ، عالم الفيزياء الفلكية في مرصد بوردو في فرنسا ، والذي لم يشارك في هذا البحث ، أخبر موقع ProfoundSpace.org.

اقترحت النماذج السابقة أن الكواكب الوليدة التي تزيد كتلتها عن 10 إلى 20 ضعف كتلة الأرض يجب أن تمتلك مجالات جاذبية قوية بما يكفي لالتهام كميات هائلة من المواد من أقراص الكواكب الأولية للغاز والغبار التي تحيط بنجومها الوليدة. لذلك يجب أن تتضخم مثل هذه العوالم لتصبح عمالقة غازية مماثلة كوكب المشتري أو زحل. على هذا النحو ، قد يعتقد المرء أن TOI-849b هو بقايا عملاق غازي فقد معظم وزنه بطريقة ما ، ربما بسبب الحرارة التي يتعرض لها وهو يدور بالقرب من نجمه.

ومع ذلك ، بقدر الضوء من نجم TOI-849b سيحرق كوكب خارج المجموعة الشمسية، لاحظ العلماء أن مثل هذا التسخين وحده قد لا يزيل الغلاف الجوي للعملاق الغازي إلى ما يقرب من قلب الكوكب. قدروا النجم بحوالي 6.7 مليار سنة. بالنظر إلى هذا المقدار من الوقت ، بالإضافة إلى مسافة TOI-849b من نجمه ، فقد حسبوا أن عملاقًا غازيًا شبيهًا بكوكب المشتري كان سيفقد فقط نسبة قليلة من كتلته بسبب الإشعاع النجمي حتى الآن.

على هذا النحو ، يقترح الباحثون أن TOI-849b قد يكون اللب المتبقي لعملاق غازي فقد كتلته من خلال آلية مختلفة. ربما اصطدمت مع كواكب عملاقة أخرى ، على سبيل المثال ، أو أدت جاذبية نجمها إلى نزع الكثير من غلافها الغازي. بدلاً من ذلك ، إذا كان TOI-849b متدليًا إلى موقعه الحالي بسبب اشتباكات الجاذبية مع الكواكب الأخرى ، فإن الطاقة التي قد يختبرها كوكب خارج المجموعة الشمسية عندما تسحب جاذبية نجمه TOI-849b إلى مداره الدائري الحالي بشكل كبير ، مما قد يؤدي إلى خسارة كبيرة في الكتلة.

هناك تفسير آخر محتمل للحالة الحالية لـ TOI-849b يتعلق بالتنمية الموقوفة. ربما تشكلت TOI-849b في وقت متأخر ، عندما كان الكثير من نظامها قرص الكواكب الأولية قال الباحثون. بدلاً من ذلك ، ربما مع تطور TOI-849b في مدار حول نجمه ، فقد نحت كل المواد المتاحة له لنموه داخل قرص الكواكب الأولية.

بشكل عام ، قد يعطي TOI-849b للعلماء لمحة عما يبدو عليه جوهر عملاق الغاز. قد يلاحظ البحث المستقبلي بشكل مباشر تكوين هذا اللب عن طريق تحليل المواد المتبخرة في الغلاف الجوي المتبقي لكوكب خارج المجموعة الشمسية.

قد يبحث المزيد من العمل أيضًا فيما إذا كان هذا الكوكب الخارجي عملاقًا غازيًا تم تجريد غلافه من الضوء المنبعث من نجمه.

وقال ريموند "يزعمون أن هذا غير مرجح ، لكن من الصعب القيام بهذه الحسابات".

تم قبول الدراسة الجديدة ، التي قادها ديفيد أرمسترونج من جامعة وارويك في إنجلترا ، من قبل مجلة نيتشر. يمكنك أن تقرأ أ طبع الورقة مجانًا في arXiv.org.

لفترة محدودة ، يمكنك الحصول على اشتراك رقمي في أي من مجلاتنا العلمية الأكثر مبيعًا مقابل 2.38 دولارًا فقط شهريًا ، أو خصم 45٪ على السعر القياسي للأشهر الثلاثة الأولى.

انضم إلى منتديات الفضاء الخاصة بنا للاستمرار في الحديث عن أحدث المهام ، والسماء الليلية والمزيد! وإذا كان لديك تلميح إخباري أو تصحيح أو تعليق ، فأخبرنا على: [email protected]

لعلمك. لاحظت في هذا التقرير ، "ومع ذلك ، بقدر ما يمكن للضوء من نجم TOI-849b أن يحرق الكواكب الخارجية ، فقد لاحظ العلماء أن مثل هذا التسخين وحده قد لا يزيل الغلاف الجوي للعملاق الغازي إلى ما يقرب من قلب الكوكب. وقد قدروا أن النجم هو حوالي 6.7 مليار سنة. وبالنظر إلى هذا المقدار من الوقت ، بالإضافة إلى مسافة TOI-849b من نجمه ، فقد حسبوا أن عملاقًا غازيًا شبيهًا بكوكب المشتري كان سيفقد فقط نسبة قليلة من كتلته بسبب الإشعاع النجمي حتى الآن. الكل في كل ذلك ، قد يعطي TOI-849b للعلماء لمحة عما يبدو عليه جوهر عملاق الغاز.قد يلاحظ البحث المستقبلي بشكل مباشر تكوين هذا اللب من خلال تحليل المواد المتبخرة في الغلاف الجوي المتبقي لكوكب خارج المجموعة الشمسية. وقال ريموند إن عملاق الغاز الذي جرد الضوء من نجمه غلافه الجوي. "إنهم يزعمون أنه من غير المحتمل ، لكن هذه الحسابات يصعب القيام بها". الدراسة الجديدة التي قادها ديفيد أرمسترونج من الجامعة وارويك في إنجلترا ، من قبل مجلة نيتشر. يمكنك قراءة النسخة الأولية للورقة مجانًا في arXiv.org. "

يُظهر تقرير آخر تفسير عملاق الغاز الأساسي ، وهو مؤقت أيضًا ، المرجع - http://exoplanet.eu/catalog/toi-849_b/ ، "Armstrong et al. (2020): TOI-489 b من المحتمل أن يكون نواة كوكبية متبقية يتم حساب درجة حرارة التوازن على افتراض أن البياض 0.3 ".

لا يزال يتعين تأكيد وجهة النظر الأساسية للغاز العملاق. إذا تشكل هذا الكوكب الخارجي في الموقع ، تظهر المشاكل في تراكم قرص الكواكب الأولية. كما أن حساب العمر للنجم المضيف ليس مستقيماً للأمام مثل مخططات HR للمجموعات المفتوحة والعناقيد الكروية التي توضح أعمار إيقاف التسلسل الرئيسي.


اكتشف علماء الفلك أول نواة مكشوفة معروفة لعملاق غازي

جامعة وارويك / مارك جارليك

من المعروف أن عمالقة الغاز مثل كوكب المشتري وزحل لديهم نوى في مراكزهم ، ولكن من الصعب رؤية هذه النوى - ما لم تتعاون الطبيعة ، هذا هو الحال. اكتشف علماء الفلك في جامعة وارويك (عبر أخبار العلوم) ما يقولون هو أول نواة غاز عملاقة مكشوفة معروفة. TOI-849b هو كوكب يبعد حوالي 730 سنة ضوئية وهو قريب من حجم كوكب نبتون (ما يقرب من أربعة أضعاف حجم الأرض) ولكن بكثافة شبيهة بالأرض تشير إلى أنه يجب أن يكون لديه طبقات متراكمة من الهيدروجين والهيليوم. ومع ذلك ، لم يحدث ذلك - فهذا يشير إلى أن شيئًا ما نزع الغاز بعيدًا ، بافتراض أنه تشكل بشكل صحيح في المقام الأول.

اكتشف الفريق الكوكب باستخدام بيانات من القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة لوكالة ناسا وتحسينه باستخدام تلسكوبات من مسح عبور الجيل القادم ومقره تشيلي ومرصد لا سيلا. وشمل ذلك قياس كتلة الكوكب من خلال دراسة التغيرات الطفيفة في طيف الضوء من تذبذب الجسم السماوي.

ليس من المؤكد فقط ما الذي أدى إلى عالم جوفيان "العاري" ، ولكن هناك نظريتان. يعتبر TOI-849b قريبًا جدًا من نجمه لدرجة أنه يكمل مدارًا في غضون 18 ساعة ، مما يزيد من احتمال أن تؤدي اضطرابات المد والجزر أو تصادم الكواكب إلى تجريده من الغاز. التبخر بسبب ضوء النجوم أمر محتمل ، لكنه لا يمثل كل الغازات المفقودة. قد يكون هذا أيضًا عملاقًا غازيًا فاشلاً حيث أدت فجوة في قرص الغبار التكويني ، أو تكوين متأخر ، إلى سرقة كوكب الغاز من الغاز.

سيكون من الضروري إجراء المزيد من الملاحظات لتحديد المواد التي تشكل جزءًا من اللب فقط. ومع ذلك ، فإن هذا جدير بالملاحظة لمجرد إظهار أن هذه الأنواع من الكواكب يمكن أن توجد. مثل الاكتشافات الحديثة الأخرى ، فإنه يوضح مدى تعقيد الكون.


كوكب صغير وعملاق خارج المجموعة الشمسية يتغذى على الغاز أثناء نموه

يوضح هذا الرسم التوضيحي للكوكب الخارجي PDS 70b الذي تم تشكيله حديثًا كيف يمكن للمواد أن تسقط على العالم العملاق بينما تتراكم الكتلة. ألقى الباحثون نظرة فريدة على الإشعاع الناتج عن الغاز شديد الحرارة المتساقط على الكوكب باستخدام تلسكوب هابل الفضائي ، مما سمح لهم بقياس معدل نمو كتلة الكوكب مباشرة لأول مرة. (الائتمان: Y. Zhou / UT Austin NASA ، ESA STScI J. Olmsted)

أنت حر في مشاركة هذه المقالة بموجب ترخيص Attribution 4.0 International.

بفضل تلسكوب هابل الفضائي ، ألقى علماء الفلك نظرة نادرة على كوكب صغير بحجم كوكب المشتري ينمو عن طريق تغذية المواد المحيطة بنجم شاب على بعد 370 سنة ضوئية من الأرض.

& # 8220 نحن لا نعرف الكثير عن كيفية نمو الكواكب العملاقة ، & # 8221 يقول بريندان بولر ، الأستاذ المساعد في علم الفلك بجامعة تكساس في أوستن.

& # 8220 هذا هو أصغر كوكب حسن النية صوره هابل مباشرة على الإطلاق. & # 8221

& # 8220 يمنحنا هذا النظام الكوكبي الفرصة الأولى لمشاهدة سقوط المواد على كوكب. تفتح نتائجنا مجالًا جديدًا لهذا البحث. & # 8221

على الرغم من أنه تم فهرسة أكثر من 4000 من الكواكب الخارجية ، إلا أنه تم تصوير حوالي 15 منها فقط بواسطة التلسكوبات. والكواكب بعيدة جدًا وصغيرة جدًا لدرجة أنها تبدو ببساطة كنقاط حتى في أفضل الصور. تمهد تقنية الفريق & # 8217s الحديثة لاستخدام هابل لتصوير هذا الكوكب مباشرة طريقًا جديدًا لمزيد من البحث عن الكواكب الخارجية ، خاصة خلال سنوات تكوين الكوكب # 8217.

يدور هذا الكوكب الخارجي الضخم ، المسمى PDS 70b ، حول النجم القزم البرتقالي PDS 70 ، المعروف بالفعل بوجود كوكبين نشطين داخل قرص ضخم من الغبار والغاز يحيط بالنجم.

& # 8220 هذا النظام مثير للغاية لأنه يمكننا أن نشهد تكوين كوكب ، & # 8221 يقول Yifan Zhou ، باحث ما بعد الدكتوراه في مرصد ماكدونالد. & # 8220 هذا هو الكوكب الأصغر الذي صوره هابل مباشرة على الإطلاق. & # 8221 في عمر 5 ملايين سنة ، لا يزال الكوكب يجمع المواد ويبني الكتلة.

توفر حساسية Hubble & # 8217s للأشعة فوق البنفسجية (UV) نظرة فريدة على الإشعاع الناتج عن الغاز شديد الحرارة المتساقط على الكوكب. سمحت ملاحظات الأشعة فوق البنفسجية للفريق بقياس معدل نمو كتلة الكوكب بشكل مباشر لأول مرة. لقد اكتسب العالم البعيد بالفعل ما يصل إلى خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري خلال فترة تبلغ حوالي 5 ملايين سنة. تضاءل معدل التراكم المقاس الحالي بشكل ملحوظ.

يؤكد Zhou و Bowler على أن هذه الملاحظات هي لقطة واحدة في الوقت المناسب - هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتحديد ما إذا كان المعدل الذي يضيف به الكوكب الكتلة يتزايد أم يتناقص. تشير قياساتهم إلى أن الكوكب في نهاية عملية تكوينه.

يتم تعبئة نظام PDS 70 الشاب بقرص غاز وغبار بدائي يوفر الوقود لتغذية نمو الكواكب في جميع أنحاء النظام بأكمله. يحيط بكوكب PDS 70b قرص الغاز والغبار الخاص به والذي يسحب المواد من القرص الأكبر حجمًا حول النجم. يفترض الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد من قرص الكوكب إلى غلافه الجوي وتقوم بنقل المواد إلى سطح الكوكب & # 8217s.

& # 8220 إذا كانت هذه المادة تتبع أعمدة من القرص إلى الكوكب ، فإنها ستسبب نقاطًا ساخنة محلية ، & # 8221 Zhou يقول. & # 8220 يمكن أن تكون هذه النقاط الساخنة أعلى 10 مرات على الأقل من درجة حرارة الكوكب. & # 8221

تقدم الملاحظات نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل الكواكب الغازية العملاقة حول شمسنا قبل 4.6 مليار سنة. قد يكون كوكب المشتري قد تجمَّع على قرص محاط به من المواد المتساقطة. قد تكونت أقماره الرئيسية أيضًا من بقايا الطعام في ذلك القرص.

كان التحدي الذي واجهه الفريق هو التغلب على وهج النجم الأم. يدور PDS 70b على نفس المسافة تقريبًا مثل أورانوس من الشمس ، لكن نجمه أكثر سطوعًا بمقدار 3000 مرة من الكوكب عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية. أثناء معالجة Zhou للصور ، أزال بعناية وهج النجم ليترك وراءه الضوء المنبعث من الكوكب فقط. من خلال القيام بذلك ، قام بتحسين حدود مدى قرب كوكب ما من نجمه في ملاحظات هابل بمعامل خمسة.

& # 8220 ثلاثون عامًا بعد الإطلاق ، ما زلنا نبحث عن طرق جديدة لاستخدام هابل ، & # 8221 بولر يقول. & # 8220Yifan & # 8217s استراتيجية المراقبة وتقنية ما بعد المعالجة ستفتح نوافذ جديدة لدراسة أنظمة مماثلة ، أو حتى نفس النظام ، بشكل متكرر مع هابل. من خلال الملاحظات المستقبلية ، يمكننا اكتشاف متى يسقط معظم الغاز والغبار على كواكبهم ، وإذا حدث ذلك بمعدل ثابت. & # 8221


عملاق الغاز العاري

يخبرنا وجود "صحراء نبتون الساخنة" أنه من النادر جدًا العثور على كواكب خارجية ذات كتلة نبتون تدور بالقرب من نجمها. في الواقع ، فإن مثل هذه الكواكب إما تفقد غلافها الجوي - وبالتالي معظم كتلتها - بكفاءة عالية بسبب التبخر الضوئي أو تدمر بفعل قوى المد والجزر أو تهاجر إلى الخارج. TOI-849b ، الذي اكتشفه David Armstrong وزملاؤه ، هو ندرة مزدوجة: ليس فقط في صحراء نبتون الحارة ، ولكن أيضًا له كثافة مماثلة لكثافة الأرض.

TOI-849b هو نفس حجم نبتون تقريبًا ولكن متوسط ​​الكثافة (5.2_ <- 0.8> ^ <+ 0.7> ) g cm –3 ، يمكن مقارنته مع 5.51 جم سم -3 للأرض. هذه الكثافة العالية غير معتادة للغاية بالنسبة لمثل هذا الكوكب الكبير - كثافة نبتون نفسها بالكاد 1.64 جم سم -3 - مما يعني أن غلافه الجوي رقيق جدًا ،

4٪ من كتلته. كما أنه يدور حول نجمه ، أ

توأم عمرها 6.7 مليار عام ، في أقل من يوم واحد ، مما يجعلها شديدة الحرارة. من الواضح أن TOI-849b موجود في قطاع منعزل من مخطط الكتلة-الفترة (في الصورة). وبالتالي ، فإن كيفية وجودها أمر محير.

ارمسترونج وآخرون. تقدم بفرضية أن TOI-849b ربما وُلد كمشتري قياسي ساخن ، ولكن تمت إزالة غلافه الغازي بكفاءة عالية عن طريق اضطراب المد والجزر أو التأثيرات العملاقة ، تاركًا جوهره الضخم وراءه. بدلاً من ذلك ، قد لا يكون قد تراكم الكثير من الغاز في البداية بسبب بعض الظروف المحلية مثل وجود فجوة في قرص الكواكب الأولية. وبالتالي ، قد يوفر لنا TOI-849b الفرصة لرصد قلب كوكب عملاق مباشرة (وإن كان متأثرًا بمليارات السنين من التعرض لنجمه) دون الغلاف الجوي السميك المعتاد الذي يحيط به.


انتظر. * ما مدى سرعة تشكل الكواكب العملاقة؟

مرة أخرى في اليوم ، عندما كنت أعمل على دعم ملاحظات علماء الفلك هابل ، كان أحد مشاريعي المفضلة هو أحد المشاريع التي تنطوي على مراقبة النجوم الشابة جدًا. كانت هذه النجوم ، التي يبلغ عمرها بضعة ملايين من السنين فقط ، لا تزال محاطة بقرص دوامي من الغاز والغبار ، افترضنا في ذلك الوقت أنها تشكل كواكب.

كانت هذه الملاحظات متطورة ، وكانت تعطينا لمحاتنا الأولى على هذه الأقراص بالتفصيل. لقد عملت بجد لكتابة برنامج يسمح للفريق بتحليل شكل الأقراص والطريقة التي تعكس بها ضوء نجمهم ، كل ذلك لمعرفة المزيد عن عملية تكوين الكواكب في مراحله الأولى.

المزيد من علم الفلك السيئ

لم يكن ذلك منذ فترة طويلة ، ولكن يا إلهي ، كيف تغيرت الأمور. في هذه الأيام ، نحصل على صور لأقراص كواكب أولية تشبه هذا:

حلقات من الغبار حول النجم الصغير جدًا AS 209 تشير إلى تشكل كوكب هناك. الائتمان: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / D. Fedele et al.

هذا هو AS 209 ، و الى ابعد حد نجم شاب لا يزيد عمره عن مليون سنة. إذا كان هذا لا يزال يبدو وكأنه وقت طويل بالنسبة لك ، فتذكر أن عمر الشمس 4.6 مليار سنة: 4600 مرة أقدم من AS 209!

إنه نجم مشابه للشمس من حيث أنه يحتوي على حوالي 90٪ من كتلة الشمس ويميل نحو 1.5 مرة أكثر من النجوم الشابة المضيئة إلى أن تكون مضيئة بشكل مفرط بالنسبة لكتلتها ، ومع تقدم العمر ستستقر قليلاً. AS 209 هو جزء من مشتل نجمي يبعد عنا بحوالي 400 سنة ضوئية باتجاه كوكبة الحواء. النجم نفسه محاط بالغبار ولا يكون مرئيًا حقًا في هذه الصورة - تم التقاطه بمصفوفة Atacama Large Millimieter / submillimeter ، أو ALMA ، الحساسة للغبار الدافئ. إذن ما تراه حقًا هنا هو ذلك الغبار الذي يلف النجم.

But what you also see is that this isn’t really a disk: It’s a set of rings! Around the inner cloud is a faint ring with a gap separating them, then a wider gap separating it from a much larger ring. It’s too faint to see here, but outside the second ring is the actual disk of dust. The inner ring is about 11 billion kilometers out from the star, and the outer one nearly 20 billion. Our entire planetary system could fit comfortably inside the inner ring, for scale.

So why are there rings? Planets! Or more likely, أ planet. That’s the first of two very interesting things going on here.

Schematic of the dust rings around the young star AS 209. The axes are directions on the sky (vertical = north/south, horizontal = east/west) and 1 AU is 150 million km. Credit: Fedele et al.

You might think we’re seeing evidence of two planets, one each in the two gaps, with the gravity of those planets eating up material and carving the gaps in the disk to create the rings. But the astronomers who took and analyzed these data have another idea: There’s only one planet, and it’s in the outer gap. It alone may be responsible for everything you see here.

The planet would be a gas giant, probably about 70% the mass of Saturn (or 4 times the mass of Neptune if you prefer a middlin’ to big gas giant), orbiting the star about 15 billion kilometers out in the outer gap. That gap is pretty well devoid of dust, so the planet is forming from that material there and has eaten most of it. The gravity of the planet also causes the dust outside of its orbit to pile up a bit, creating the outer ring (which is then really just the inner edge of the disk that reaches out to even greater distances).

The inner gap, at about 9 billion km out from the star, is at a special place: If you were a dust grain orbiting the star there, you would go around the star twice for every one time the planet orbits. This is called a resonance, and in circumstances like that it makes the dust grain’s orbit unstable. The planet’s gravity tugs on it cyclically, pulling it out of that location. Some time in the past the disk was smooth there, but over time the planet’s gravity yanked out most of the dust there, creating that gap. In fact the data show there is still some dust there, which is consistent with a planetary resonance more than a planet physically in that gap hoovering up material.

We see this same thing in Saturn’s rings the big gaps and divisions are in resonance with moons like Mimas and Titan, which tug on the ice particles there. Some things we see locally are, quite literally universal.

So that’s cool. But there’s an implication to this that’s even more amazing, and when I realized it I gasped out loud: There’s a planet there, bigger than nearly all the planets in our solar system, and it formed in less than a million years.

Holy planetesimal accretion! That’s very, جدا fast. We’re talking about a staggeringly massive object, something like 70 times more massive than Earth, forming that rapidly. رائع.

There’s been an ongoing argument in astronomy about how quickly planets form. I remember being taught it likely took tens of millions of years, but — like my work on Hubble — things have changed a wee bit since then. When I was in grad school we had the fuzziest views of young stars, and the data we needed to get a better handle on how planets formed were severely lacking (heck, I graduated with my PhD the year before the first planet was found orbiting a Sun-like star).

Now you can look at an image and point to where the planet is gathering itself.

Some people don’t like change, and fear progress. I am not one of these people. Show me more! لا أستطبع wait for the next innovation, the next leap in engineering and science, that allows me to see the Universe ever more clearly, to understand it that much better.


Giant planets live in the suburbs

Here’s what the biggest giant planet in our solar system, Jupiter, looks like. The Juno spacecraft captured this image during its 31st close flyby of Jupiter on December 30, 2020. The storm known as the Great Red Spot is visible on the horizon, nearly rotated out of view. Citizen scientist Tanya Oleksuik created this color-enhanced image using data from the JunoCam camera. الصورة عبر وكالة ناسا.

Our solar system is normal

In late May 2021, astronomers released new results in a 30-year census of planetary systems beyond our own. The results show that most are arranged much like our solar system. That is, most giant exoplanets aren’t close to their parent stars, but instead live in the suburbs of their systems. That’s contrary to what astronomers thought when first discovering giant exoplanets in the 1990s. For awhile, they thought hot Jupiters – giant planets close to their stars – might be the norm. Now the California Legacy Survey, which began in the 1990s, has proven otherwise. The newly released census results describe our solar system as “normal.” Or, as astronomer Andrew Howard of Caltech said in a statement:

We’re starting to see patterns in other planetary systems that make our solar system look a bit more familiar.

The results were published on May 25, 2021, in two studies (here and here) in the peer-reviewed ملحق مجلة الفيزياء الفلكية.

Our solar system is arranged with the rocky, terrestrial planets closest to our sun and the gas giant planets farther out. Astronomers typically speak of distances in planetary systems in astronomical units (AU). One AU is the same as Earth’s distance from the sun, or 93 million miles (150 million km). Jupiter lies 5 AU from our sun. Saturn lies 9 AU from our sun. The survey showed that giant exoplanets mostly live within 1 and 10 AU from their parent stars.

These 3 telescopes were used in the California Legacy Survey: left, Shane at Lick Observatory center, Automated Planet Finder at Lick Observatory and right, the W. M. Keck Observatory in Hawaii. Image via Laurie Hatch (Lick Observatory)/ Rick Peterson (W. M. Keck Observatory).

Giant planets are VIPs

Giant planets have a big impact on the formation of their planetary systems. Astronomer Lauren Weiss of the University of Hawaii Institute for Astronomy commented:

Dynamically speaking, Jupiter and Saturn are the VIPs – Very Important Planets – of the solar system. They are thought to have shaped the assembly of the terrestrial planets, potentially stunting the growth of Mars and slingshotting water-bearing comets toward Earth.

Astronomers didn’t begin finding planets orbiting distant stars until the 1990s. They often find the largest gas giant planets because these planets are so massive. On the other hand, the California survey was unable to include smaller gas giant planets in the range of Uranus (19 AU) and Neptune (30 AU). They were able to note that planets the size of Jupiter and Saturn were uncommon as far out as Uranus and Neptune, however. BJ Fulton of Caltech explained:

While we can’t detect smaller planets similar to Neptune and Uranus that are very distant from their stars, we can infer that the large gas giants like Jupiter and Saturn are extremely rare in the outermost regions of most exoplanetary systems.

Lee Rosenthal, a student of Andrew Howard, both at Caltech, is lead author of a paper presenting new results from the California Legacy Survey. Image via Joanie Schwarz Portraiture/ Caltech. BJ Fulton is lead author of a 2nd paper presenting new results from the California Legacy Survey. Image via Daniel Gill/ Caltech.

California Legacy Survey details

The survey data reveal that for every 100 stars in our Milky Way galaxy, there are likely to be at least 14 cold giant planets. We don’t know for sure how many stars our Milky Way contains, but it’s probably between 100 and 400 billion stars. Extrapolating from the number of giant planets detected around nearby stars, astronomers believe the Milky Way galaxy teems with billions of giant planets.

The survey targeted 719 sunlike stars for more than 30 years. It analyzed 177 planets, including 14 newly discovered gas giants. The planets have masses between 1/100 and 20 times the mass of Jupiter. (For comparison, Jupiter is 318 times as massive as Earth. In fact, Jupiter’s mass is 2.5 times that of all the other planets in our solar system combined.)

The team designed the survey to be unbiased by selecting random stars. Lee Rosenthal of Caltech explained they chose the survey members:

… As if you could put your hand in a grab bag of stars and pull a random planet out.

In this illustration, the taller buildings show where the known giant exoplanets live relative to their stars. Giant planets close to their stars, called hot Jupiters, are pictured with sunglasses. Giant planets far from their stars, in the cold outskirts of their planetary systems, are shown with hats and earmuffs. The illustration shows that most giant planets orbiting other stars tend to lie between 1 and 10 times Earth’s distance from our sun (an Earth-sun unit is called an astronomical unit, or AU). Image via California Legacy Survey/ T. Pyle/ Caltech/ IPAC.

Biased early surveys

When astronomers first began discovering exoplanets in the 1990s, they wondered if our solar system was unusual. That was because most of the first planets to be discovered were “hot Jupiters,” similar in mass to Jupiter but orbiting very close (less than 1 AU) to their parent stars. But, as it turns out, one of the primary methods used to discover exoplanets was biased in favor of finding these large and close-in planets. That planet-hunting method, called radial velocity method, watches for a wobble in a star’s motion produced by the tug of a planet. And, of course, nearby giant planets tugged the hardest. Rosenthal said:

The hot Jupiters were easy pickings back then, but those early surveys were biased and didn’t get the full picture.

The span of 30-some years since then has improved planet-hunting technologies. Now astronomers can detect a star’s wobble from a planet orbiting far from it. And so the long-term California Legacy Survey has produced a wide range of results. As Fulton said:

The idea is to survey planets of all sizes and temperatures and then to look for patterns in the data.

Waiting for the Keck Planet Finder

The team is looking forward to new instruments that will help them see more and learn more about distant exoplanets. One instrument is the Keck Planet Finder, which may be ready as soon as 2022. The Keck Planet Finder’s main goal will be to measure the masses and orbital properties of small planets including Earths, super-Earths, and sub-Neptunes. The Planet Finder’s principal investigator is Andrew Howard of Caltech. He said:

This survey is a great jumping-off point for future instruments that are sensitive to planets the size of Earth.

The KPF team with the Zerodur disk (partly uncovered inside its shipping crate), which, these astronomers say, is a key design choice for achieving extreme precision using the radial velocity method for finding exoplanets. Image via the Howard Group/ Caltech.

Bottom line: Astronomers released the results of a 30-plus-year survey of exoplanets that found that giant planets live at a similar distance from their host star as we see here in our own solar system.


شاهد الفيديو: شاب عراقي يدخل غار تحت جبال زاكروس وحدثت المفاجئهمحمد الدرويش (شهر اكتوبر 2021).