Δεν έχουμε βρει τίποτα σαν το ηλιακό σύστημα. Είναι ένα φρικιό στο διάστημα; : ScienceAlert

Από την ιστορική ανακάλυψη το 1992 Δύο πλανήτες σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι έξω από το ηλιακό μας σύστημαΚαι το Χιλιάδες νέοι κόσμοι Έχουν προστεθεί στον ταχέως αναπτυσσόμενο κατάλογο των «εξωπλανητών». στον Γαλαξία.

Μάθαμε πολλά πράγματα από αυτό Ένας τεράστιος κατάλογος εξωγήινων κόσμων που περιφέρονται γύρω από εξωγήινα αστέρια. Αλλά υπάρχει μια μικρή λεπτομέρεια που προεξέχει σαν πονεμένος αντίχειρας. Δεν έχουμε βρει τίποτα άλλο σαν το δικό μας ηλιακό σύστημα.

Αυτό οδήγησε ορισμένους στο συμπέρασμα ότι το μητρικό μας άστρο και το στήθος του θα μπορούσαν να είναι ακραία με κάποιο τρόπο – ίσως το μοναδικό πλανητικό σύστημα του είδους του.

Κατ’ επέκταση, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι η ίδια η ζωή είναι μια ανωμαλία. Οι συνθήκες που διαμόρφωσαν τη Γη και τον φλοιό της αυτοαναπαραγόμενης χημείας είναι δύσκολο να αναπαραχθούν.

Αν κοιτάξετε απλώς τους αριθμούς, η προοπτική είναι ζοφερή. Με μεγάλη διαφορά, οι πιο πολυάριθμοι εξωπλανήτες που έχουμε εντοπίσει μέχρι στιγμής είναι τύπου που δεν είναι γνωστό ότι ευνοούν τη ζωή: γίγαντες και υποπλανήτες, της ποικιλίας αερίων και πιθανώς πάγου.

Οι περισσότεροι από τους εξωπλανήτες που έχουμε δει μέχρι στιγμής περιφέρονται γύρω από τα αστέρια τους πολύ κοντά, πρακτικά αγκαλιάζοντάς τους. Τόσο κοντά που οι θερμοκρασίες θα ήταν πολύ πάνω από το γνωστό κατοικήσιμο εύρος τους.

Είναι πιθανό ότι καθώς συνεχίζουμε την αναζήτηση, τα στατιστικά θα εξισορροπηθούν και θα δούμε περισσότερα μέρη που μας θυμίζουν τη δική μας αυλή. Αλλά το θέμα είναι πολύ πιο σύνθετο από το να κοιτάς απλώς τους αριθμούς. Η επιστήμη των εξωπλανητών περιορίζεται από τις δυνατότητες της τεχνολογίας μας. Επιπλέον, η εντύπωσή μας για την πραγματική ποικιλία των εξωγήινων κόσμων κινδυνεύει να περιορίσει τη φαντασία μας.

Αυτό που πραγματικά υπάρχει εκεί έξω στον Γαλαξία και πέρα ​​μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό από αυτό που βλέπουμε στην πραγματικότητα.

προσδοκίες και πώς να τις ματαιώσεις

Η επιστήμη των εξωπλανητών έχει ιστορία ανατροπής των προσδοκιών, από την αρχή.

“Αν επιστρέψετε σε αυτόν τον κόσμο στον οποίο μεγάλωσες ως παιδί, γνωρίζουμε μόνο ένα πλανητικό σύστημα.” Ο πλανητικός επιστήμονας Jonty Horner του Πανεπιστημίου του Southern Queensland είπε στο ScienceAlert.

Και έτσι ήταν αυτού του είδους η σιωπηρή υπόθεση, μερικές φορές μια ρητή υπόθεση, ότι όλα τα πλανητικά συστήματα θα είναι έτσι. Ξέρετε, θα έχετε βραχώδεις πλανήτες κοντά στο αστέρι που είναι πολύ μικρό, και θα έχετε γίγαντες αερίου πολύ μακριά από το αστέρι που ήταν πολύ μεγάλο. Και έτσι θα είναι τα πλανητικά συστήματα».

Εξαιτίας αυτού, οι επιστήμονες χρειάστηκαν λίγο χρόνο για να εντοπίσουν έναν εξωπλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι κύριας ακολουθίας, όπως ο ήλιος μας. Υποθέτοντας ότι άλλα ηλιακά συστήματα είναι παρόμοια με το δικό μας, τα ενδεικτικά σημάδια των πλανητών βαρέων βαρών που τραβούν τα αστέρια τους θα χρειαστούν χρόνια για να εντοπιστούν, όπως ακριβώς χρειάζονται χρόνια για να ολοκληρώσουν την τροχιά τους οι γίγαντες αερίου μας.

Με βάση τόσο μεγάλες περιόδους μιας μόνο μέτρησης, δεν φαίνεται να αξίζει τον κόπο να κοιτάξουμε μια σχετικά σύντομη ιστορία παρατηρήσεων τόσων πολλών αστεριών για να εξετάσουμε οριστικά το ηλιακό σύστημα στην κύρια ακολουθία.

Όταν τελικά κοίταξαν, ήταν α Ένας εξωπλανήτης που βρήκαν δεν μοιάζει σε τίποτα Τι περίμεναν: γίγαντας αερίου Η μισή μάζα (και ο διπλάσιος όγκος) του Ζεύς Περιφέρεται πολύ κοντά στο άστρο υποδοχής του, έχει έτος 4,2 ημερών και η ατμόσφαιρά του καίγεται σε θερμοκρασίες περίπου 1.000 βαθμών Κελσίου (1.800 βαθμών Φαρενάιτ).

Από τότε, μάθαμε ότι αυτοί οι πλανήτες τύπου «Καυτός Δίας» δεν είναι καθόλου εξωτικοί. Αν μη τι άλλο, φαίνονται σχετικά κοινά.

Τώρα γνωρίζουμε ότι υπάρχει πολύ μεγαλύτερη ποικιλομορφία στον γαλαξία από αυτή που βλέπουμε στο οικιακό μας σύστημα. Ωστόσο, είναι σημαντικό να μην υποθέσουμε ότι αυτό που μπορούμε να ανιχνεύσουμε αυτή τη στιγμή είναι όλα όσα έχει να προσφέρει ο Γαλαξίας. Αν υπάρχει κάτι σαν το ηλιακό μας σύστημα, είναι πολύ πιθανό να είναι πέρα ​​από τις δυνατότητές μας ανίχνευσης.

«Είναι πολύ δύσκολο για εμάς να βρούμε πράγματα όπως το ηλιακό σύστημα, είναι λίγο πιο πέρα ​​από εμάς τεχνολογικά αυτή τη στιγμή», λέει ο Horner.

“Είναι πολύ απίθανο να συλληφθούν επίγειοι πλανήτες από οποιαδήποτε από τις έρευνες που έχουμε πραγματοποιήσει μέχρι τώρα. Είναι πολύ απίθανο να μπορέσετε να βρείτε ΕρμήςΚαι το ΑφροδίτηΓη και Άρης γύρω από ένα αστέρι σαν τον ήλιο.

Πώς βρίσκεις έναν πλανήτη;

Ας είμαστε απόλυτα ξεκάθαροι: στυλ Που χρησιμοποιούμε για να ανιχνεύσουμε απίστευτα έξυπνους εξωπλανήτες. Υπάρχουν επί του παρόντος δύο λειτουργικές μονάδες του κιτ ανακάλυψης εξωπλανητών: η μέθοδος διέλευσης και η μέθοδος ακτινικής ταχύτητας.

Είτε έτσι είτε αλλιώς, χρειάζεστε ένα τηλεσκόπιο που να είναι ευαίσθητο σε πολύ λεπτές αλλαγές στο φως ενός αστεριού. Ωστόσο, τα σήματα που αναζητά κάθε άτομο δεν θα μπορούσαν να είναι πιο διαφορετικά.

Για τη μέθοδο διέλευσης, θα χρειαστείτε ένα τηλεσκόπιο που μπορεί να κρατήσει το αστέρι σταθερό στην όψη του για μεγάλο χρονικό διάστημα. Γι’ αυτό εργαλεία όπως το Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) της NASA είναι μια τέτοια δύναμη, ικανή να κλειδώσει μέρος του ουρανού για περισσότερες από 27 ημέρες χωρίς να διακόπτεται από την περιστροφή της Γης.

Εισβολή στην αστρονομία gif ένας εξωπλανήτης τη φορά! Αυτή τη φορά με ένα animation που δείχνει τη μέθοδο διέλευσης για την ανακάλυψη εξωπλανητών pic.twitter.com/2ZHv24DRTH

– Alyssa Ubertas (παρωδία) (AstroAlysa) 1 Σεπτεμβρίου 2021

Ο στόχος με αυτούς τους τύπους τηλεσκοπίων είναι να αναγνωρίσουν ένα σήμα διέλευσης — όταν ένας εξωπλανήτης περνά ανάμεσα σε εμάς και το άστρο υποδοχής του, σαν ένα μικρό σύννεφο που εμποδίζει μερικές από τις ακτίνες του ήλιου. Αυτές οι βυθίσεις στο φως είναι μικρές, όπως μπορείτε να φανταστείτε. Ένα φλας δεν αρκεί για να συμπεράνουμε με σιγουριά την ύπαρξη ενός εξωπλανήτη. Υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορούν να μειώσουν το φως ενός αστεριού, και πολλά από αυτά είναι μοναδικά γεγονότα. Οι πολλαπλές διελεύσεις, ειδικά αυτές που παρουσιάζουν τακτική περιοδικότητα, θεωρούνται ο κανόνας του χρυσού.

Ως εκ τούτου, μεγαλύτεροι εξωπλανήτες που βρίσκονται σε μικρότερες περιόδους τροχιάς, πιο κοντά στα άστρα τους από ό,τι ο Ερμής στον Ήλιο (μερικοί πολύ πιο κοντά, σε τροχιές μικρότερες από μία γήινη εβδομάδα), προτιμώνται στα δεδομένα.

Σε περίπτωση που το χάσατε, το gif μου που δείχνει πώς να ανιχνεύσετε εξωπλανήτες μέσω της μεθόδου ακτινικής ταχύτητας είναι πλέον διαθέσιμο σε σκοτεινή λειτουργία! pic.twitter.com/P4yvXQVSUt

– Alyssa Ubertas (παρωδία) (AstroAlysa) 15 Αυγούστου 2022

Η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας ανιχνεύει την ταλάντωση ενός άστρου που προκαλείται από τη βαρύτητα ενός εξωπλανήτη καθώς ταλαντώνεται στην τροχιά του. Το πλανητικό σύστημα, βλέπετε, δεν περιστρέφεται πραγματικά γύρω από ένα αστέρι, τόσο όσο χορεύει σε μια συντονισμένη ανακάτεμα. Το αστέρι και οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο βάρους που είναι γνωστό ως κέντρο βάρους. για το ηλιακό σύστημαΑυτό είναι ένα σημείο πολύ, πολύ κοντά στην επιφάνεια του Ήλιου, ή λίγο έξω από αυτόν, κυρίως λόγω της επιρροής του Ήλιου ΖεύςΟι οποίες περισσότερες από δύο φορές Η μάζα όλων των υπόλοιπων πλανητών μαζί.

Σε αντίθεση με ένα συμβάν φλας διέλευσης, μια μετατόπιση στη θέση ενός αστεριού είναι μια συνεχής αλλαγή που δεν απαιτεί συνεχή παρακολούθηση για να παρατηρηθεί. Μπορούμε να ανιχνεύσουμε την κίνηση των μακρινών αστεριών που περιφέρονται γύρω από τα βαρυονικά κέντρα τους εξαιτίας αυτής της κίνησης αλλάζει το φως τους Λόγω κάτι που ονομάζεται φαινόμενο Doppler.

Καθώς το αστέρι κινείται προς το μέρος μας, τα κύματα φωτός που έρχονται προς την κατεύθυνση μας συμπιέζονται ελαφρά, προς το πιο μπλε άκρο του φάσματος. Καθώς απομακρύνεστε, τα κύματα εκτείνονται προς το κόκκινο άκρο. Μια κανονική «ταλάντευση» στο φως του αστεριού υποδηλώνει την παρουσία ενός τροχιακού συντρόφου.

Και πάλι, τα δεδομένα τείνουν να ευνοούν μεγαλύτερους πλανήτες που έχουν ισχυρότερη βαρυτική επιρροή, σε μικρότερες τροχιές και πιο κοντά στο αστέρι τους.

Εκτός από αυτές τις δύο αξιοσημείωτες μεθόδους, μερικές φορές είναι δυνατό να απεικονίσουμε απευθείας έναν εξωπλανήτη καθώς περιφέρεται γύρω από το άστρο του. Αν και είναι πολύ δύσκολο να γίνει, μπορεί να γίνει πιο συνηθισμένο Στην εποχή του JWST.

Σύμφωνα με τον αστρονόμο Daniel Baylis του Πανεπιστημίου του Warwick στο Ηνωμένο Βασίλειο, αυτή η προσέγγιση θα αποκάλυπτε μια σχεδόν αντίθετη τάξη Από έναν εξωπλανήτη σε μια ποικιλία μικρής τροχιάς. Για να δούμε έναν εξωπλανήτη χωρίς να κατακλυζόμαστε από τη λάμψη του μητρικού του άστρου, τα δύο αντικείμενα θα χρειάζονταν έναν πολύ ευρύ διαχωρισμό. Αυτό σημαίνει ότι η μέθοδος άμεσης απεικόνισης ευνοεί τους πλανήτες σε σχετικά μεγάλες τροχιές.

Ωστόσο, μεγαλύτεροι εξωπλανήτες μπορούν ακόμα να εντοπιστούν εύκολα μέσω αυτής της μεθόδου για προφανείς λόγους.

«Κάθε μέθοδος ανίχνευσης έχει τις δικές της προκαταλήψεις», εξηγεί ο Bayliss.

Προσθέτει ότι η Γη, με έναν δακτύλιο ενός έτους γύρω από τον Ήλιο, βρίσκεται ανάμεσα σε δύο άκρα μιας τροχιάς που ευνοείται από διάφορες τεχνικές ανίχνευσης, επομένως «είναι ακόμα πολύ δύσκολο να βρεθούν πλανήτες με τροχιά ενός έτους».

Τι είναι εκεί?

Μέχρι τώρα, Η πολυπληθέστερη ομάδα Από τους εξωτερικούς πλανήτες είναι μια κατηγορία που δεν αντιπροσωπεύεται καν στο ηλιακό σύστημα. Αυτός είναι ο Μικρός Ποσειδώνας – εξωπλανήτες καλυμμένοι με αέριο που είναι μικρότεροι από τον Ποσειδώνα και μεγαλύτεροι από τη Γη.

Οι περισσότεροι επιβεβαιωμένοι εξωπλανήτες βρίσκονται σε τροχιές πολύ μικρότερες από αυτές της Γης. Στην πραγματικότητα, περισσότερα από τα μισά από αυτά έχουν τροχιές μικρότερες από 20 ημέρες.

Βρήκαμε τους περισσότερους εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από μεμονωμένα αστέρια, όπως ο ήλιος μας. Λιγότερο από 10 τοις εκατό σε συστήματα πολλαπλών αστέρων. μετά από μΤα περισσότερα αστέρια στον Γαλαξία μας είναι μέλη πολλαπλών αστρικών συστημάτων, με εκτιμήσεις έως και 80 τοις εκατό σε συνεργασία σε τροχιά τουλάχιστον ενός άλλου αστέρα.

Σκεφτείτε το για μια στιγμή. Σημαίνει αυτό ότι οι εξωπλανήτες είναι πιο συνηθισμένοι γύρω από μεμονωμένα αστέρια — ή ότι οι εξωπλανήτες γύρω από πολλά αστέρια είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν; Η παρουσία περισσότερων από μία πηγών φωτός μπορεί να παραμορφώσει ή να κρύψει τα πολύ παρόμοια (αλλά πολύ μικρότερα) σήματα που προσπαθούμε να ανιχνεύσουμε από εξωπλανήτες, αλλά θα μπορούσε επίσης να είναι ένας λόγος για τον οποίο τα συστήματα πολλών αστέρων περιπλέκουν κατά κάποιο τρόπο τον σχηματισμό πλανητών.

Και αυτό μας φέρνει ξανά στο σπίτι, στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Όσο περίεργο κι αν ακούγεται το σπίτι στο πλαίσιο όλων όσων βρήκαμε, μπορεί να μην είναι καθόλου ασυνήθιστο.

«Νομίζω ότι είναι δίκαιο να πούμε ότι υπάρχουν στην πραγματικότητα πολύ συνηθισμένοι τύποι πλανητών που λείπουν από το ηλιακό μας σύστημα», λέει ο Bayliss.

“Υπερπλανήτες που μοιάζουν λίγο με τη Γη αλλά διπλάσια ακτίνα, και δεν έχουμε κάτι τέτοιο. Δεν έχουμε αυτούς τους μικρούς Ποσειδώνες. Επομένως, νομίζω ότι είναι δίκαιο να πούμε ότι υπάρχουν μερικοί πολύ κοινοί πλανήτες που δεν έχουμε” δεν βλέπουμε στο ηλιακό μας σύστημα.

“Τώρα, είτε αυτό κάνει το ηλιακό μας σύστημα σπάνιο είτε όχι, υποθέτω ότι δεν θα πήγαινα τόσο μακριά. Επειδή μπορεί να υπάρχουν πολλά άλλα αστέρια εκεί έξω που έχουν ένα σωρό πλανήτες τύπου ηλιακού συστήματος που δεν έχουμε δει Ακόμη.”

Σχεδόν να μάθω

Οι πρώτοι εξωπλανήτες ανακαλύφθηκαν μόλις πριν από 30 χρόνια και βρίσκονται σε τροχιά Α πάλσαρ, ένα αστέρι εντελώς διαφορετικό από το δικό μας. Από τότε, η τεχνολογία έχει βελτιωθεί μακριά από την οπτική γωνία. Τώρα που οι επιστήμονες ξέρουν τι να ψάξουν, μπορούν να επινοήσουν καλύτερους και καλύτερους τρόπους για να το βρουν γύρω από μια μεγαλύτερη ποικιλία αστεριών.

Και καθώς η τεχνολογία προχωρά, τόσο αυξάνεται και η ικανότητά μας να βρίσκουμε ολοένα και μικρότερους κόσμους.

Αυτό σημαίνει ότι η επιστήμη των εξωπλανητών μπορεί να βρίσκεται στα πρόθυρα να ανακαλύψει χιλιάδες κόσμους κρυμμένους από την τρέχουσα οπτική μας. Όπως επισημαίνει ο Horner, στην αστρονομία, υπάρχουν περισσότερα μικρά πράγματα από μεγάλα πράγματα.

Οι κόκκινοι νάνοι αστέρια είναι ένα τέλειο παράδειγμα αυτού. Είναι ο πιο κοινός τύπος αστεριών στον Γαλαξία μας – και είναι πολύ μικροί, περίπου στο ήμισυ της μάζας του Ήλιου. Είναι τόσο μικρό και αχνό που δεν μπορούμε να το δούμε με γυμνό μάτι, ωστόσο είναι υπεύθυνο έως και 75 τοις εκατό από όλα τα αστέρια του γαλαξία.

Αυτήν τη στιγμή, όσον αφορά την στατιστική κατανόηση των εξωπλανητών, εργαζόμαστε με ελλιπείς πληροφορίες, επειδή υπάρχουν τύποι κόσμων που δεν μπορούμε να δούμε.

Αυτό είναι βέβαιο ότι θα αλλάξει.

«Έχω αυτό το ενοχλητικό συναίσθημα ότι αν γύριζες πίσω σε 20 χρόνια, θα έβλεπες εκείνες τις δηλώσεις ότι οι μίνι Ποσειδώνες είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος πλανήτη με εξίσου σκεπτικισμό όσο αν κοιτούσες πίσω σε δηλώσεις από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 που σου είπε Θα έχετε μόνο βραχώδεις πλανήτες ακριβώς δίπλα στο αστέρι», είπε ο Χόρνερ στο ScienceAlert.

“Τώρα, μπορεί να αποδειχτεί ότι κάνω λάθος. Αυτός είναι ο τρόπος που λειτουργεί η επιστήμη. Αλλά η σκέψη μου είναι ότι όταν φτάσουμε στο σημείο όπου μπορούμε να ανακαλύψουμε πράγματα στο μέγεθος της Γης και μικρότερα, θα ανακαλύψουμε ότι υπάρχουν περισσότερα πράγματα στο μέγεθος Γη και μικρότερα από ό,τι υπάρχουν πράγματα στο μέγεθος του Ποσειδώνα.»

Και ίσως θα ανακαλύψουμε ότι το ιδιότροπο μικρό μας πλανητικό σύστημα, με όλες τις ιδιορρυθμίες και θαύματα, δεν είναι τελικά μόνος στο σύμπαν.