Autor Wątek: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)  (Przeczytany 81867 razy)

0 użytkowników i 2 Gości przegląda ten wątek.

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #225 dnia: Kwiecień 19, 2023, 19:37 »
Gdzie szukać życia pozaziemskiego? W pobliżu tych gwiazd.



Kiedy trzy dekady temu astronomowie odkrywali pierwsze planety pozasłoneczne, poszukiwania życia można było prowadzić na każdej z nich, wszak nie było większego wyboru. Teraz jednak sytuacja jest inna. Naukowcy odkryli i potwierdzili już istnienie ponad 5000 planet pozasłonecznych. 10 000 kolejnych kandydatek na planetę wciąż czeka na potwierdzenie. Wszystkich tych egzoplanet nie da się jednak zbadać pod kątem występowania na nich życia. Trzeba zatem wybrać, wokół których gwiazd powinniśmy szukać.

Astronomowie z Instytutu Maxa Plancka przeprowadzili szeroko zakrojoną analizę i doszli do wniosku, że powinniśmy się skupić na planetach skalistych podobnych do Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca o stosunkowo niskiej zawartości metali. Okazuje się, że na powierzchnię takich planet może docierać mniej szkodliwego promieniowania ultrafioletowego, które skutecznie może niszczyć wszelkie oznaki życia.

Tutaj jednak sprawy się trochę komplikują. Wszak gwiazdy o niskiej zawartości metali emitują… więcej promieniowania ultrafioletowego. Warto jednak zwrócić uwagę na fakt, że planety skaliste otoczone atmosferami o wysokiej zawartości tlenu posiadają grubą warstwę ozonową. Ta z kolei skutecznie chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Co ciekawe, obce cywilizacje spoglądające na Układ Słoneczny mogłyby uznać, że nic tutaj nie ma. Ilość promieniowania ultrafioletowego w zakresie UV-C oraz UV-B jest zbyt duża dla jakiegokolwiek życia. Fakt, że na Ziemi to życie jednak istnieje jest zasługą tlenu. Tlen cząsteczkowy w górnych warstwach atmosfery pochłania większość promieniowania UV-C. Ozon natomiast pochłania promieniowania UV-B.

Co ma jednak piernik do wiatraka?

Promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez gwiazdę wpływa bezpośrednio na powstawanie odpowiednio grubej warstwy ozonowej, która z czasem może skutecznie chronić życie powstające na powierzchni planety. Jak piszą naukowcy w swoim artykule, promienie UV o długości poniżej 240 nm rozbija cząsteczki tlenu O2. Powstałe w ten sposób atomy tlenu mogą zderzać się z innymi cząsteczkami O2 i doprowadzić do powstania cząsteczek ozonu O3. Promienie UV o większej długości fali mogą z kolei prowadzić do rozbijania cząsteczek ozonu. Z czasem jednak cała ta walka promieniowania UV z atmosferą prowadzi do powstania skutecznej warstwy ozonowej.

Gwiazdy o wyższej metaliczności emitują mniej promieniowania UV, co sprawia, że w bogatych w tlen atmosferach planet tworzy się znacznie mniej ozonu, a tym samym promienie UV są w stanie przenikać przez atmosferę, docierać do powierzchni planety i skuteczniej niszczyć powstające tam życie.

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37195-4

« Ostatnia zmiana: Kwiecień 19, 2023, 19:53 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #226 dnia: Maj 06, 2023, 19:40 »
Wykryta para wodna pochodzi z planety skalistej czy jej gwiazdy?

Na ilustracji: Wizja artystyczna skalistej egzoplanety GJ 486 b, która krąży wokół czerwonego karła odległego od nas zaledwie o 26 lat świetlnych. Źródło: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)



Czy planeta skalista krążąca w bliskiej odległość czerwonego karła jest w stanie utrzymać bądź odtworzyć atmosferę? Badania z użyciem JWST pomagają odpowiedzieć na to pytanie.

Najpopularniejsze gwiazdy we Wszechświecie to czerwone karły, co oznacza, że najbardziej prawdopodobne jest znalezienie skalistych egzoplanet krążących wokół takiej gwiazdy. Gwiazda typu czerwonego karła jest chłodna, więc planeta musi okrążać ją po ciasnej orbicie, aby utrzymać ciepło wystarczające, by mogła potencjalnie na swojej powierzchni utrzymać wodę w stanie ciekłym (co oznacza, że znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania). Takie gwizdy są również aktywne, zwłaszcza gdy są młode, w związku z tym emitują promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie, które może zniszczyć atmosferę planet. W rezultacie jednym ważnym otwartym pytaniem w astronomii jest to, czy skalista planeta może utrzymać lub odtworzyć atmosferę w tak surowym środowisku.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, astronomowie wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do zbadania skalistej egzoplanety znanej jako GJ 486 b. Krąży zbyt blisko swojej gwiazdy, aby znajdowała się w ekosferze, a temperatura jej powierzchni wynosi około 430oC. A jednak ich obserwacje za pomocą spektrografu bliskiej podczerwieni Webba (NIRSpec) pokazują ślady pary wodnej. Jeżeli para wodna jest powiązana z planetą, oznaczałoby to, że ma ona atmosferę pomimo swojej palącej temperatury i bliskiej odległości od gwiazdy macierzystej. Para wodna była już wcześniej widziana na gazowych egzoplanetach, ale jak dotąd nie wykryto atmosfery wokół skalistej egzoplanety. Zespół ostrzega jednak, że para wodna może znajdować się na samej gwieździe – w szczególności w chłodnych plamach gwiazdowych – a nie pochodzić z planety.

Widzimy sygnał i jest on prawie na pewno spowodowany przez wodę. Ale nie możemy jeszcze powiedzieć, czy ta woda jest częścią atmosfery planety, co oznacza, że planeta posiada atmosferę, czy po prostu widzimy sygnaturę wody pochodzącą od samej gwiazdy – powiedziała Sarah Moran z University of Arizona w Tucson, główna autorka badania.

Para wodna w atmosferze gorącej skalistej planety stanowiłaby duży przełom w nauce o egzoplanetach. Musimy jednak być ostrożni i upewnić się, że to nie gwiazda jest winowajcą – dodał Kevin Stevenson z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory w Laurel w stanie Maryland, główny badacz programu.

GJ 486 b jest około 30% większa od Ziemi i trzy razy masywniejsza, co oznacza, że jest skalistym światem o silniejszej niż Ziemia grawitacji. Orbituje wokół czerwonego karła w niecałe 1,5 ziemskiego dnia. Oczekuje się, że będzie zablokowana pływowo, ze stroną dzienną i stroną nocną.

Patrząc z naszego punktu widzenia, gwiazda przechodzi przed tarczą swojej gwiazdy. Jeżeli posiada ona atmosferę, to podczas tranzytu światło gwiazdy przefiltruje te gazy, pozostawiając w świetle odciski palców, które pozwolą astronomom rozszyfrować jej skład za pomocą techniki zwanej spektroskopią transmisyjną.

Zespół obserwował dwa tranzyty, każdy trwający około godziny. Następnie użyli trzech różnych metod do analizy uzyskanych danych. Wyniki wszystkich trzech metod są zgodne, gdyż pokazują przeważnie płaskie widmo z intrygującym wzrostem przy najkrótszych długościach fal podczerwonych. Zespół przeprowadził modelowanie komputerowe uwzględniające szereg różnych cząsteczek i doszedł do wniosku, że najbardziej prawdopodobnym źródłem sygnału jest para wodna.

Podczas gdy para wodna może potencjalnie wskazywać na obecność atmosfery na GJ 486 b, równie prawdopodobnym wyjaśnieniem jest para wodna pochodząca z gwiazdy. Co zaskakujące, nawet na naszym Słońcu para wodna może czasami występować w plamach słonecznych, ponieważ plamy te są bardzo chłodne w porównaniu z otaczającą je powierzchnią gwiazdy. Gwiazda macierzysta GJ 486b jest znacznie chłodniejsza od Słońca, więc jeszcze więcej pary wodnej skupiałoby się w jej plamach gwiazdowych. W rezultacie mogłaby ona wytworzyć sygnał naśladujący atmosferę planetarną.

Nie zaobserwowaliśmy dowodów na to, że podczas tranzytów planeta przecina jakiekolwiek plamy gwiazdowe. Ale to nie oznacza, że nie ma plam w innych miejscach na gwieździe. I to jest dokładnie fizyczny scenariusz, który odcisnął by ten sygnał wodny w danych i mógłby wyglądać jak atmosfera planety – wyjaśnił Ryan MacDonald z University of Michigan w Ann Arbor, jeden ze współautorów badania.

Oczekuje się, że atmosfera z pary wodnej będzie stopniowo ulegać erozji w wyniku ogrzewania i napromieniowania gwiazdy. W rezultacie, jeżeli atmosfera jest obecna, prawdopodobnie musiałaby być stale uzupełniana przez wulkany wyrzucające parę wodną z wnętrza planety. Jeżeli woda rzeczywiście znajduje się w atmosferze planety, potrzebne są dodatkowe obserwacje, aby zawęzić jej ilość.

Przyszłe obserwacje Webba mogą  rzucić więcej światła na ten sygnał. W nadchodzącym programie Webb użyje instrumentu średniej podczerwieni (MIRI) do obserwacji dziennej strony planety. Jeżeli planeta nie ma atmosfery lub ma cienką, to najgorętsza część strony dziennej powinna znajdować się pod gwiazdą. Jednakże, jeżeli najgorętszy punkt jest przesunięty, wskazywałoby to na atmosferę, która może cyrkulować ciepło.

Ostatecznie, obserwacje na krótszych falach podczerwonych przez inny instrument Webba, Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), będą potrzebne do rozróżnienia pomiędzy atmosferą planety a scenariuszami plam gwiazdowych.

Połączenie wielu instrumentów naprawdę określi, czy ta planeta ma atmosferę – powiedział Stevenson.

Badanie zostało zaakceptowane do publikacji w The Astrophysical Journal Letters.



https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-finds-water-vapor-but-from-a-rocky-planet-or-its-star

https://stsci-opo.org/STScI-01GXR8V0YG4Q7KDM0GZC8ATBEP.pdf

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #227 dnia: Maj 12, 2023, 06:30 »
Pierwsze pomiary światła emitowanego przez atmosferę pod-Neptuna.

Na ilustracji: Wizja artystyczna egzoplanety GJ 1214b oddalonej od Ziemi o 40 lat świetlnych. Źródło: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)



Od ponad dekady astronomowie starają się bliżej przyjrzeć GJ 1214b, egzoplanecie oddalonej od Ziemi o 40 lat świetlnych.

Ich największą przeszkodą jest gruba warstwa mgły, która okrywa planetę, osłaniając ją przed badawczymi oczami teleskopów kosmicznych i utrudniając badania jej atmosfery. Jednak teraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rozwiązał ten problem. Technologia podczerwieni zastosowana w teleskopie pozwala na dostrzeżenie obiektów planetarnych i cech, które wcześniej były zasłonięte przez mgiełki, chmury lub pył kosmiczny, pomagając astronomom w poszukiwaniu planet nadających się do zamieszkania i wczesnych galaktyk.

Zespół naukowców wykorzystał JWST do obserwacji atmosfery GJ 1214b poprzez pomiar ciepła, które emituje ona podczas orbitowania wokół swojej gwiazdy. Ich wyniki, opublikowane w czasopiśmie Nature, stanowią pierwszy przypadek bezpośredniego wykrycia światła emitowanego przez egzoplanetę typu pod-Neptuna – kategorii planet większych od Ziemi, ale mniejszych od Neptuna.

Chociaż GJ 1214b jest zbyt gorąca, by nadawała się do zamieszkania, badacze odkryli, że jej atmosfera prawdopodobnie zawiera parę wodną – być może nawet w znacznych ilościach – i składa się głównie z cząsteczek cięższych od wodoru.

Eliza Kempton, profesor nadzwyczajna astronomii na Uniwersytecie Maryland i główny autor badania, mówi, że odkrycia oznaczają punkt zwrotny w badaniu planet typu pod-Neptuna, takich jak GJ 1214b.

Jestem na tropie zrozumienia GJ 1214b od ponad dekady, powiedziała. Kiedy otrzymaliśmy dane do tej pracy w Nature, mogliśmy zobaczyć, jak światło z planety po prostu znika, gdy przechodzi ona za swoją macierzystą gwiazdą. Tego nigdy wcześniej nie widziano dla tej planety ani dla żadnej innej planety tej klasy.

„Nowe światło”
Pod-Neptuny są najczęstszym typem planet w Drodze Mlecznej, chociaż żadna nie istnieje w naszym Układzie Słonecznym. Pomimo mętnej atmosfery GJ 1214b, badacze uznali, że planeta jest nadal ich największą szansą na obserwację atmosfery pod-Neptuna ze względu na jej jasną, ale małą gwiazdę macierzystą.

W swoich badaniach zmierzyli oni światło podczerwone, które GJ 1214b emitowała w ciągu około 40 godzin – czasu, w którym planeta okrąża swoją gwiazdę. Gdy dzień zmienia się w noc, ilość ciepła, która przemieszcza się z jednej strony planety na drugą zależy w dużej mierze od tego, z czego zbudowana jest jej atmosfera. Ta metoda badawcza, znana jako obserwacja krzywej fazowej, otworzyła nowe okno na atmosferę planety.

Isaac Malsky, student i współautor badania, uruchomił trójwymiarowe modele planety, testując modele z chmurami i zamgleniami oraz bez nich, aby zobaczyć, jak te aerozole kształtują strukturę termiczną planety i pomóc w interpretacji danych.

Te nowe dane są niezwykłe, a w połączeniu z symulacjami informują o naszym zrozumieniu, że GJ 1214b prawdopodobnie ma atmosferę wzmocnioną metalami. Dzięki JWST mogliśmy zobaczyć zmiany jasności planety w trakcie obserwacji, odsłaniając nowe wycinki planety na całej jej orbicie – powiedział Malsky.

Działanie modeli pozwala nam testować różne scenariusze i sprawdzać, jak porównują się one z obserwacjami, a także badać, w jaki sposób różne efekty, takie jak mgiełki lub chmury, wpływające na planetę i przejawiają się w obserwacjach.

Mierząc ruch i wahania ciepła, badacze ustalili, że GJ 1214b nie ma atmosfery zdominowanej przez wodór.

Wcześniej wszystko, co wiedzieliśmy o planecie to to, że jest ona pokryta grubymi aerozolami. Teraz dzięki tym nowym odkryciom możemy śmiało powiedzieć, że atmosfera nie jest zdominowana przez wodór i hel, jak w przypadku Jowisza, ale składa się przede wszystkim z ciężkich związków, takich jak woda – powiedziała współautorka badań Emily Rauscher, profesor nadzwyczajna na Uniwersytecie Michigan.

Potencjalny wodny świat?
Pytanie, czy GJ 1214b posiada wodę, od dawna interesowało astronomów. Poprzednie obserwacje wykonane Kosmicznym Teleskopem Hubble’a sugerowały, że GJ 1214b może być wodnym światem – luźne określenie dla każdej planety, która zawiera znaczącą ilość wody.

Najnowsze dane JWST ujawniły ślady wody, metanu lub ich mieszanki. Substancje te pasują do subtelnej absorpcji światła obserwowanej w zakresie długości fal obserwowanych przez JWST. Potrzebne będą dalsze badania, aby określić dokładny skład atmosfery planety, ale dowody zgadzają się z możliwością istnienia dużych ilości wody, twierdzą naukowcy.

Refleksja nad ustaleniami
Naukowcy w swoim badaniu dokonali kolejnego zaskakującego odkrycia: GJ 1214b niesamowicie odbija światło. Planeta nie była tak gorąca, jak oczekiwano, co mówi naukowcom, że coś w atmosferze odbija światło.

Kempton powiedział, że wiele jest miejsc na dalsze badania, w tym takie, które przyjrzą się bliżej aerozolom na dużych wysokościach, które tworzą mgłę – lub prawdopodobne chmury – w atmosferze GJ 1214b. Wcześniej naukowcy sądzili, że może to być ciemna, podobna do sadzy substancja, która pochłania światło. Jednak odkrycie, że egzoplaneta jest odblaskowa, rodzi nowe pytania.

Byliśmy również zaskoczeni, gdy dowiedzieliśmy się, że aerozole pokrywające planetę silnie odbijają światło, zacznie bardziej niż cokolwiek, czego się spodziewaliśmy – powiedział Rauscher. Więc chociaż wiemy więcej o atmosferze planety, odkryliśmy również nową tajemnicę.

https://news.umich.edu/researchers-measure-the-light-emitted-by-a-sub-neptune-planets-atmosphere-for-the-first-time/

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06159-5

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #228 dnia: Czerwiec 06, 2023, 09:54 »
Gazowe olbrzymy są rzadkością wokół czerwonych karłów.

Na ilustracji: Wizja artystyczna planety podobnej do Jowisza wokół czerwonego karła.


Niedostatek gazowych olbrzymów może utrudniać powstawanie planet potencjalnie nadających się do zamieszkania podobnych do Ziemi wokół czerwonych karłów.

Astronomowie odkryli, że najmniejsze i najczęściej spotykane gwiazdy we Wszechświecie, znane jako czerwone karły, wykazują bardzo rzadkie występowanie dużych planet podobnych do Jowisza. Ta niedostateczna obecność gazowych olbrzymów może mieć istotny wpływ na rozwój planet podobnych do Ziemi wokół czerwonych karłów oraz na poszukiwanie potencjalnych światów zdolnych do podtrzymania życia pozaziemskiego.

Jak przystało na największą planetę, Jowisz odegrał dominującą rolę w ewolucji naszego Układu Słonecznego. Naukowcy są przekonani, że odegrał on kluczową rolę w kształtowaniu Ziemi, przygotowując grunt pod jej ewolucję i czyniąc ją odpowiednią do zamieszkania. Ten gazowy olbrzym miał wpływ na formowanie się, rozmiar i skład naszej planety. Brak obecności podobnych masywnych gazowych olbrzymów w układach planetarnych z czerwonymi karłami sugeruje, że zamieszkałe skaliste światy mogły nie ewoluować w takie szczególnie przyjazne dla życia miejsca.

Wykazaliśmy, że najmniej masywne gwiazdy nie mają jowiszów, czyli planet o masie Jowisza, które otrzymują podobne ilości światła gwiazdy, jakie Jowisz otrzymuje od naszego Słońca – powiedziała Emily Pass, badaczka z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) i główna autorka nowego badania, przekazując wyniki. Chociaż odkrycie to sugeruje, że planet podobnych do Ziemi może brakować w pobliżu czerwonych karłów, wciąż jest tak wiele rzeczy, których jeszcze nie wiemy o tych układach, więc musimy mieć otwarte umysły.

Odkrycia te są o tyle istotne, że wiele czerwonych karłów stanowi naszych najbliższych kosmicznych sąsiadów. Ta bliskość, w połączeniu z cechami chłodnych i słabych czerwonych karłów, które nie przytłaczają swoich planet jasnym światłem, sprawia, że stają się one najbardziej interesującymi obiektami do badania atmosfer egzoplanet – stanowiących kluczowy priorytet badawczy zarówno obecnie, jak i w ciągu kilku następnych dziesięcioleci.

Czerwone karły, którym przyjrzeliśmy się w tym badaniu, są naszymi najbliższymi kosmicznymi sąsiadami, co oznacza, że ich planety są idealnymi kandydatami do szczegółowego zbadania przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba –powiedział współautor badania David Charbonneau, profesor na Uniwersytecie Harvarda i członek Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian. Ale teraz, gdy mamy bardzo mocne dowody na to, że zimne gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz i Saturn, są niezwykle rzadkie wokół tych gwiazd, planety skaliste o umiarkowanym klimacie, które ostatecznie badamy, mogą znacznie odbiegać od naszych ziemskich oczekiwań.

Aby ocenić częstotliwość występowania planet typu Jowisza, zespół badaczy pod kierownictwem Pass przeprowadził badania na niezwykle licznej populacji 200 małych czerwonych karłów. Każdy z tych karłów posiadał masę od 10% do 30% masy Słońca, co jest powszechne wśród tego typu gwiazd. Warto zauważyć, że małe czerwone karły przewyższają liczebnie gwiazdy o wielkości Słońca w naszej Galaktyce. Obserwacje zostały prowadzone w latach 2016-2022 głównie w Obserwatorium Freda Lawrence'a Whipple'a w Arizonie, a także przy wykorzystaniu Międzyamerykańskiego Obserwatorium Cerro Tololo w Chile. Dane zebrane podczas tych obserwacji stanowiły podstawę analizy częstotliwości występowania planet typu Jowisza.

Naukowcy wykorzystali metodę pomiaru prędkości radialnych, aby odkryć duże egzoplanety w zbiorze danych dotyczących gwiazd. Podczas gdy planety krążą wokół swoich gwiazd macierzystych, wzajemne oddziaływanie grawitacyjne między nimi powoduje minimalne „chwianie” gwiazd, które można zaobserwować w dokładnych odczytach światła gwiazd.

Podczas pełnego badania gwiazd, naukowcy nie znaleźli żadnej planety o podobnych właściwościach jak Jowisz. Biorąc pod uwagę nieuniknione niepewności statystyczne, badacze mogą pewnie stwierdzić, że jowisze występują w mniej niż 2% układów planetarnych związanych z małomasywnymi czerwonymi karłami.

Odkrycia te wyraźnie kontrastują z analogicznymi badaniami gwiazd o średniej wielkości, takich jak nasze Słońce. Przeważnie takie gwiazdy posiadają masywne planety, które krążą w odległościach podobnych do Jowisza. Ogromne masy tych światów – przykładowo, Jowisz ma masę większą niż suma mas wszystkich innych planet Układu Słonecznego – generują ogromną grawitację, która wywiera znaczny wpływ na inne ciała niebieskie.

W Układzie Słonecznym Jowisz jest tyranem – powiedział Charbonneau. Wiele z tego, co sprawia, że Ziemia jest taka, jaka jest, wywodzi się z tego, co robił Jowisz we wczesnych fazach historii Układu Słonecznego.

Jednym z najważniejszych wydarzeń w historii Układu Słonecznego jest migracja Jowisza, która miała miejsce w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat jego istnienia. Po powstaniu w odległych zakątkach Układu Słonecznego, Jowisz wraz z innymi planetami zewnętrznymi przemieścił się w kierunku Słońca. W trakcie tego procesu potężne oddziaływanie grawitacyjne Jowisza spowodowało rozrzucenie wielu bogatych w lód kometarnych ciał na kolizyjny kurs z czterema skalistymi planetami w wewnętrznej części Układu Słonecznego.

Gdy ogromna ilość tych lodowych ciał uderzyła w naszą młodą planetę, dostarczyły one znaczną ilość wody, potencjalnie również cząsteczek zawierających węgiel. W rezultacie, na powierzchni naszej planety pojawiły się oceany, w których, jak się przypuszcza, cząsteczki organiczne mieszały się przez miliony lat. W końcu te cząsteczki nabrały złożoności i zaczęły replikować się, tworząc to, co nazywamy życiem.

Bez Jowisza te warunki mogłyby się nie pojawić, a podróż do życia mogłaby się nigdy nie rozpocząć.

Chociaż nowe odkrycia sugerują, że warunki, które przyczyniły się do stworzenia przynajmniej jednej nadającej się do zamieszkania planety w naszym Układzie Słonecznym, prawdopodobnie nie będą spełnione w układach słonecznych z małymi czerwonymi gwiazdami, to wciąż istnieje możliwość istnienia życia pozaziemskiego w tych układach.

Nie sądzimy, aby brak planet jowiszowych oznaczał, że skaliste planety wokół czerwonych karłów nie nadają się do zamieszkania – powiedział Charbonneau.

Wyraźny brak olbrzymich planet podobnych do Jowisza oznacza, że więcej surowca powinno być dostępne do konstrukcji mniejszych, skalistych obiektów, gdyż materiał ten nie został wykorzystany na tworzenie światów o podobnej skali co Jowisz. Faktycznie, inne badania wykazały, że skaliste planety wokół czerwonych karłów są zazwyczaj znacznie większe niż te obecne wokół gwiazd podobnych do Słońca.

Z tego wynika, że planety skaliste wydają się powstawać w większej ilości wokół czerwonych karłów w porównaniu do gwiazd podobnych do Słońca. Na przykład, znany układ planetarny TRAPPIST-1 składa się z siedmiu skalistych światów, które krążą na orbitach znacznie bliższych swojej gwiazdy niż Merkury wokół naszego Słońca.

W skrócie, układy planetarne wokół czerwonych karłów różnią się od naszych, co otwiera fascynujące perspektywy dla potencjalnych siedlisk życia, o których istnieniu jeszcze nie zdajemy sobie sprawy.

Nasza praca sugeruje, że skaliste światy o masie podobnej do Ziemi i krążące wokół czerwonych karłów powstały i rosły w zupełnie innym środowisku niż nasza planeta – powiedziała Pass. Jesteśmy podekscytowani możliwością zobaczenia, co to dokładnie oznacza, ponieważ posuwamy się naprzód w zdalnym badaniu planet w naszym kosmicznym sąsiedztwie.

https://pweb.cfa.harvard.edu/news/case-missing-jupiters-gas-giant-planets-are-no-show-around-small-red-stars

https://arxiv.org/abs/2305.19357

Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #228 dnia: Czerwiec 06, 2023, 09:54 »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #229 dnia: Czerwiec 20, 2023, 17:53 »
Odkryto wodę w atmosferze WASP-18 b.

Obecność wody w atmosferze planety o temperaturze 2700 stopni Celsjusza wydaje się zjawiskiem absurdalnym. Jednakże James Webb Space Telescope znalazł śladowe ilości pary wodnej w atmosferze egzoplanety WASP-18 b krążącej wokół gwiazdy WASP-18.

Kilka faktów o WASP-18 b

Planeta ta jest klasyfikowana jako super gorący Jowisz. Ten gazowy olbrzym jest 10 razy cięższy niż największa planeta naszego Układu Słonecznego. Układ planetarny, w którym się znajduje, mieści się 400 lat świetlnych od Ziemi.

Planeta krąży w odległości zaledwie 3,1 miliona kilometrów od gwiazdy centralnej, czego skutkiem jest tak wysoka temperatura atmosfery. Dla zobrazowania jak mała jest to odległość, należy przywołać przykład naszego układu planetarnego. Mianowicie Merkury, czyli planeta znajdująca się najbliżej Słońca, jest od niego oddalony o 63,4 miliona km. Jest to ponad 20 razy dalej!

WASP-18 b okrąża gwiazdę macierzystą w mniej niż jeden ziemski dzień.



WASP-18 b

Kosmiczny teleskop Jamesa Webba przekracza granice

W temperaturze panującej na planecie większość cząsteczek wody się rozpada. Fakt, iż Webbowi udało się zaobserwować parę wodną, świadczy o tym, jaką niesamowitą ma moc obserwacyjną. Do tej pory planecie tej przyglądało się wiele teleskopów, jednakże żaden z nich nie zaobserwował sygnatur wodnych w atmosferze.

„Ponieważ oznaki wody w tym spektrum są tak subtelne, trudno było je zidentyfikować w poprzednich obserwacjach. To sprawiło, że naprawdę ekscytujące było w końcu zobaczyć oznaki wody dzięki tym obserwacjom JWST.”

Anjali Piette, Carnegie Institution for Science

Nowe fakty o WASP-18 b

Księżyc jest zwrócony do Ziemi stale jedną stroną. Podobnie jest w przypadku planety WASP-18 b, z tą tylko różnicą, że to ona jest cały czas zwrócona tą samą stroną w kierunku gwiazdy centralnej. Skutkiem tego zjawiska jest znaczna różnica temperatur między częścią oświetloną a tą zacienioną. Pomiary wskazują na różnice nawet do 1100 stopni Celsjusza! To odkrycie sprawiło, że naukowcy dalej zadają sobie kolejne pytania, m.in. „Jaki mechanizm zapobiega rozkładowi ciepła wokół całej planety?”

„Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że ta planeta ma silne pole magnetyczne, co byłoby ekscytującym odkryciem!”
Ryan Challener, University of Michigan

Dzięki pracy JWST naukowcy dowiadują się kolejnych rzeczy na temat kosmicznego świata, który wciąż w dużej mierze pozostaje nieznany.



https://www.space.com/james-webb-water-atmosphere-hot-jupiter-exoplanet-wasp-18b


« Ostatnia zmiana: Czerwiec 20, 2023, 17:58 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #230 dnia: Czerwiec 24, 2023, 19:41 »
Egzoplaneta TRAPPIST-1 c nie posiada gęstej atmosfery składającej się z dwutlenku węgla.

Na ilustracji wizja artystyczna egzoplanety TRAPPIST-1 c według aktualnego stanu wiedzy (nie jest to zdjęcie zrobione za pomocą Teleskopu Webba!). Jest to druga planeta w układzie planetarnym TRAPPIST-1 składającym się z 7 planet, która orbituje wokół gwiazdy-czerwonego karła (temperatura powierzchniowa gwiazdy=2500K, jasność=9% Lʘ) z okresem 2,42 dni ziemskich w odległości 2,4 mln km. Planeta jest nieco większa od Ziemi, ale o zbliżonej średniej gęstości-co wskazuje, że może to być planetą skalistą. Obserwacje w podczerwieni 15μm za pomocą Teleskopu Webba wskazują, że albo to jest planeta czysto skalista, albo otoczona bardzo rzadką atmosferą CO2. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), S. Zieba (MPI-A), L. Kreidberg (MPI-A)



Teleskop Webba zmierzył promieniowanie emitowane przez egzoplanetę TRAPPIST-1 c, która orbituje wokół gwiazdy-czerwonego karła znajdującego się w odległości 40 l.św. od nas. Uzyskano temperaturę dziennej strony planety +103°C – co jest do tej pory najmniejszą wartością uzyskana metodą zaćmienia wtórnego dla planety skalistej.
Ten wynik może być nieco rozczarowujący dla wszystkich, którzy mieli nadzieję, że układ planetarny TRAPPIST-1 jest prawdziwym analogiem naszego Układu Planetarnego. Masa i wielkość egzoplanety TRAPPIST-1 c są porównywalne do Wenus – jak również ilość energii otrzymywanej od gwiazdy macierzystej. Natomiast jest mało prawdopodobne, aby ta egzoplaneta posiadała podobnie gęstą atmosferę, składająca się z dwutlenku węgla. To sugeruje, że TRAPPIST-1 c i cały ten układ planetarny powstały przy mniejszej obecności wody. Jest to kolejny krok na ścieżce do uzyskania odpowiedzi na pytanie, czy atmosfery egzoplanet mogą przetrwać w gwałtownym otoczeniu czerwonych karłów.

Międzynarodowa grupa astronomów wykorzystała obserwacje uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby obliczyć ilość ciepła emitowanego przez planetę skalistą TRAPPIST-1 c. Wyniki sugerują, że atmosfera tej planety – o ile w ogóle istnieje – to jest ekstremalnie rzadka.

Z temperaturą +103 C dla dziennej strony - planeta TRAPPIST-1 c jest najzimniejszą, znaną nam aktualnie skalistą egzoplanetą z temperaturą wyznaczoną na podstawie emisji cieplnej. Dokładność konieczna do uzyskania tych wyników dodatkowo demonstruje, iż Teleskop Webba jest w stanie badać planety skaliste o rozmiarach i temperaturach podobnych do naszego Układu Planetarnego.

Jest to kolejny krok w uzyskaniu odpowiedzi na pytanie, czy egzoplanety orbitujące wokół małych, czerwonych karłów takich jak TRAPPIST-1 (najczęściej występujący rodzaj gwiazdy w Galaktyce) mogą utrzymywać atmosfery niezbędne do podtrzymania życia jakie znamy.

Chcemy wiedzieć, czy planety skaliste mają atmosfery, czy też nie - powiedział Sebastian Zieba (doktorant w Max Planck Institute for Astronomy, Niemcy), a zaraz główny autor publikacji na ten temat w prestiżowym Nature – w przeszłości faktycznie mogliśmy badać tylko planety z grubymi atmosferami, bogatymi w wodór. Dzięki Teleskopowi Webba w końcu zaczęliśmy szukać atmosfer bogatych w tlen, azot i dwutlenek węgla.

TRAPPIST-1 c jest interesująca, ponieważ zasadniczo jest to bliźniaczka Wenus. Jest tej samej wielkości i otrzymuje podobną ilość promieniowania od swojej gwiazdy macierzystej, podobnie jak Wenus od Słońca. Sądziliśmy, że może mieć grubą atmosferę składającą się z dwutlenku węgla podobnie jak Wenus - wyjaśniła współautorka publikacji Laura Kreidberg (Max Planck Institute for Astronomy, Niemcy)

TRAPPIST-1 c jest jedną z siedmiu planet skalistych, orbitujących wokół bardzo zimnego czerwonego karła typu widmowego M. Układ planetarny TRAPPIST-1 znajduje się w odległości około 40 l.św. Mimo, że te egzoplanety mają podobne wielkości i masy jak wewnętrzne planety w naszym Układzie Słonecznym, to nie jest jasne, czy faktycznie mają one podobne atmosfery. Podczas pierwszych miliardów lat życia czerwone karły M emitują silne promieniowanie rentgenowskie, które może łatwo usunąć młode atmosfery planetarne. Dodatkowo może być lub nie być wystarczającej ilości wody, dwutlenku węgla i innych substancji lotnych, aby uformować gęste atmosfery podczas powstawania egzoplanet.



Krzywa blasku z zaćmienia drugiej planety w układzie planetarnym TRAPPIST-1. Jest to zaćmienie wtórne, gdy egzoplaneta TRAPPIST-1 c chowa się za gwiazdę macierzystą. Zaćmienie obserwowano za pomocą Teleskopu Webba współpracującego z kamerą MIRI w średniej podczerwieni (filtr F1500W: 13,5-16,7μm).
Gdy egzoplaneta jest obok gwiazdy, to wtedy zarówno światło pochodzące od dziennej strony egzoplanety jak i gwiazdy dociera do teleskopu (rysunek→„starlight+planet dayside”), i jasność sumaryczna układu jest większa. Natomiast, gdy egzoplaneta schowa się za gwiazdę, to wtedy do obserwatora dociera tylko światło gwiazdy (rysunek→„starlight only”) i jasność sumaryczna układu spada.
Astronomowie potrafią wyliczyć ile energii w podczerwieni pochodzi od dziennej strony egzoplanety na podstawie jasności w różnych fazach zaćmienia. Pozwala to  obliczyć temperaturę dziennej strony egzoplanety, jak również określić możliwy skład chemiczny jej atmosfery. Dla TRAPPIST-1 c wyznaczono +103°C –co jest do tej pory najmniejszą wartością uzyskaną metodą tranzytu wtórnego dla planety skalistej.
Dane obserwacyjne na krzywej blasku oznaczono niebieskimi kwadracikami, wartości uśrednione - czerwonymi kółkami, zaś biała linia reprezentuje najlepiej dopasowaną krzywą blasku do danych obserwacyjnych. Podczas tego zaćmienia wtórnego nastąpił spadek jasności mniejszy niż 0,05%. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), S. Zieba (MPI-A), L. Kreidberg (MPI-A)


Aby odpowiedzieć na te pytania grupa astronomów użyła instrument MIRI (Webb’s Mid-Infrared Instrument) z Teleskopem Webba, aby zaobserwować układ TRAPPIST-1 w chwili, gdy egzoplaneta porusza się za gwiazdą, czyli podczas zjawiska zwanego zaćmieniem wtórnym. Porównując jasność, gdy egzoplaneta jest schowana za gwiazdą (wtedy widzimy tylko światło gwiazdy) z jasnością, gdy egzoplaneta i gwiazda są obok siebie (wtedy widzimy sumarycznie światło gwiazdy i egzoplanety), astronomowie byli w stanie obliczyć ilość światła emitowanego przez dzienną stronę egzoplanety w średniej podczerwieni dla długości fali około 15μm.

Jest to metoda użyta również przez inną grupę astronomów do badania najbardziej wewnętrznej planety tego układu, czyli TRAPPIST-1 b i okazało się, że jest ona pozbawiona jakiejkolwiek atmosfery.

Ilość energii emitowanej w podczerwieni przez egzoplanetę zależy od jej temperatury, na którą z kolei ma wpływ atmosfera egzoplanety. Dwutlenek węgla pochłania promieniowanie elektromagnetyczne w barwie około 15 μm – przez co egzoplaneta wydaje się ciemniejsza w tej barwie (=długość fali λ). Z drugie strony chmury mogą odbijać światło – co z kolei sprawia, że egzoplaneta wydaje się jaśniejsza – ukrywając obecność dwutlenku węgla.

Dodatkowo gęsta atmosfera o dowolnym składzie chemicznym będzie redystrybuowała ciepło z dziennej do nocnej strony egzoplanety – co sprawia, że temperatura dziennej strony egzoplanety będzie niższa niż gdyby nie było atmosfery (ze względu na bliskość orbity planety TRAPPIST-1 c względem swojej gwiazdy macierzystej – około 1/50 odległości pomiędzy Wenus i Słońcem – uważa się, że jest pływowo zsynchronizowana, z jedną stroną zwróconą nieustannie ku gwieździe macierzystej i drugą – pogrążoną w „wiecznej” ciemności).

Omawiane tutaj wyniki obserwacji zawężają zakres pytań o naturę TRAPPIST-1 c. Wyjaśnił to S. Zieba – nasze wyniki (patrz rysunek poniżej – przypis autora) są zgodne z planetą bez atmosfery, która jest pokryta skałami lub z planetą o bardzo rzadkiej atmosferze bez chmur zawierającej CO2 (atmosfera rzadsza niż na Ziemi lub nawet na Marsie). Gdyby planeta posiadała gęstą atmosferę CO2, to obserwowalibyśmy bardzo płaskie zaćmienie wtórne lub nawet w ogóle by go nie było. Tak jest, ponieważ CO2 pochłaniałby całe promieniowanie około 15 mikronów, a więc nie moglibyśmy zarejestrować czegoś pochodzącego z tej planety.

Obserwacje uzyskane za pomocą Teleskopu Webba pokazują również, że TRAPPIST-1 c nie jest prawdziwym analogiem planety Wenus z grubą atmosferą składającą się z CO2 i z chmurami zawierającymi kwas siarkowy.

Brak gęstej atmosfery sugeruje, że planeta mogła powstać w ośrodku względnie ubogim w wodę. Jeżeli egzoplanety układu TRAPPIST-1 powstały w podobnym, chłodnym i ubogim ośrodku, to mogły również uformować się z małą ilością wody i innych składników, dzięki którym planeta nadaje się do zamieszkania.

Czułość instrumentu wymagana do rozróżnienia pomiędzy różnymi modelami atmosfer dla tak małych planet jest rzeczywiście zdumiewająca. Spadek jasności, który zarejestrował Teleskop Webba podczas wtórnego zaćmienia wyniósł zaledwie 0,04% - to jest tak, jakbyśmy zauważyli, że  zgasły 4 żarówki spośród świecących 10 tysięcy.

Jest niezwykłe, że potrafimy to zmierzyć - powiedziała Laura Kreidberg – od dziesięcioleci nurtuje nas pytanie, czy skaliste planety mogą utrzymywać atmosfery. Zdolności Teleskopu Webba faktycznie doprowadziły nas do obszaru, gdzie możemy porównywać układy egzoplanetarne do naszego Układu Słonecznego w sposób niemożliwy nigdy wcześniej.



Porównanie pomiaru jasności egzoplanety TRAPPIST-1 c z trzema symulowanymi komputerowo modelami. Wartość obserwowana za pomocą Teleskopu Webba (czerwony romb) jest zgodna z modelem planety skalistej bez atmosfery (zielona linia) lub planety zawierającej bardzo rzadką atmosferę z CO2, ale bez chmur (niebieska linia). Natomiast mało jest prawdopodobna atmosfera podobna do Wenus (żółta linia) z grubą atmosferą składającą się z CO2 i z chmurami zawierającymi kwas siarkowy.
Oś Y przedstawia jasność (czasami też określane pojęciem natężenia lub strumienia) jako głębokość zaćmienia, która jest różnicą pomiędzy sumaryczną jasnością gwiazdy i planety (gdy planeta jest obok gwiazdy) i jasnością samej gwiazdy (gdy planeta schowana jest za gwiazdą). Na rysunku jasność Y rośnie od dołu do góry – im głębsze zaćmienie, tym jaśniejsza jest planeta. Oś X prezentuje długość fali (kolor) obserwowanego światła. Długości fali na tym wykresie dotyczą podczerwieni, czyli zakresu fal elektromagnetycznych nie możliwego do zaobserwowania gołym okiem.
Niebieska linia prezentuje model widma emisyjnego dla dziennej strony egzoplanety zawierającej w atmosferze tlen, 0,01% CO2 przy ciśnieniu na powierzchni 0,1 bara (dla porównania ta atmosfera jest znacznie rzadsza niż atmosfera Ziemi, która zawiera azot, tlen, 0,04% CO2, przy ciśnieniu na powierzchni 1 bar).
Zielona linia prezentuje model widma emisyjnego dla dziennej strony egzoplanety, która nie posiada atmosfery i powierzchnia zawiera skały ultramaficzne.
Pomarańczowa linia prezentuje model widma emisyjnego dla dziennej strony egzoplanety podobnej do Wenus z atmosferą zawierającą 96,5% CO2 i chmury z kwasem siarkowym oraz ciśnieniem na powierzchni 10 barów.
Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), S. Zieba (MPI-A), L. Kreidberg (MPI-A)

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06232-z

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-125

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #231 dnia: Lipiec 04, 2023, 17:05 »
Jak blisko gwiazdy może znaleźć się superziemia, aby jeszcze nadawała się do zamieszkania – Teleskop Webba może to zweryfikować na przykładzie planety LP 890-9 c?

Na ilustracji tytułowej: Porównanie właściwości układu planetarnego LP 890-9 (inne oznaczenia: TOI-4306 lub SPECULOOS-2) oraz wewnętrznej części Układu Słonecznego. Układ planetarny LP 890-9 jest bardziej zwarty i jego dwie planety skaliste mogą łatwo zmieścić się w obrębie orbity Merkurego, czyli najbliższej Słońca planety w Układzie Słonecznym.
Oczekuje się, że planeta LP 890-9 c dostarczy wiedzy na temat warunków panujących na wewnętrznej granicy „strefy zamieszkiwalnej” (ekosfery) gwiazdy LP 890-9, a więc może pomóc wyjaśnić, dlaczego Ziemia i Wenus ewoluowały w tak różny sposób.


Wenus i Ziemi są zadziwiająco różnymi przykładami ewolucji planet skalistych – co każe zapytać, dlaczego te dwa skaliste światy ewoluowały tak różnie. Odkryta w 2022 roku metodą tranzytu superziemia LP 890-9 c może być kluczem do odpowiedzi na to pytanie. Ta egzoplaneta krąży wokół pobliskiej gwiazdy-czerwonego karła z okresem 8,46 dnia i otrzymuje podobną ilość energii, jak aktualnie Ziemia od Słońca – co pozycjonuje LP 890-9 c w pobliżu wewnętrznej granicy „strefy zamieszkiwalnej”.

W egzoplanetologii obszar wokół gwiazdy o kształcie zbliżonym do warstwy sferycznej jest nazywany „strefą zamieszkiwalną” (ang. habitable zone) lub ekosferą. Często też jest nazywany „strefą Złotowłosej” (ang. Goldilocks zone), jako nawiązanie do XIX-wiecznej baśni pt. „Złotowłosa i trzy niedźwiadki” (ang. „Goldilocks and the Three Bears”). W tej bajce mała dziewczynka („Złotowłosa”) spotyka zbiór obiektów, które są albo zbyt skrajne, aby mogła je polubić, albo w sam raz. Jedna z misek z owsianką jest za gorąca, inna – za zimna, a jeszcze inna – w sam raz. Stąd wzięła się analogia do położenia egzoplanety i gwiazdy.
Jeżeli jest za blisko względem gwiazdy macierzystej, to na takiej planecie jest za gorąco i nie ma wody w stanie ciekłym, która jest niezbędny składnikiem istnienia życia. Jeżeli jest za daleko, to na takiej planecie jest za zimno i wtedy woda będzie istniała na powierzchni tylko w postaci lodu.
Ale nawet dla kategorii „w sam raz” mogą zdarzyć się różne przypadki. Wielu badaczy egzoplanet uważa, że Wenus znajduje się w pobliżu wewnętrznej granicy strefy nadającej się „w sam raz” do zamieszkania, czyli ekosfery naszego Słońca. Więc dlaczego Wenus spotkał tak różny los, w porównaniu do naszej „błękitnej kropki”?
Zespół astronomów kierowany przez Lizę Kaltenegger (Cornell University, USA) uważa, że znalazł sposób, jak odpowiedzieć na to pytanie –szczegóły w publikacji pt. „Gorąca Ziemia czy młoda Wenus? Tajemnica niedalekiej, tranzytującej planety skalistej”. W tym celu należy skierować najpotężniejszy dostępny nam teleskop satelitarny, czyli Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, w kierunku gwiazdy odległej o około 104 l.św. i bezpośrednio zaobserwować atmosferę egzoplanety.

Autorzy tej publikacji mają na myśli egzoplanetę LP 890-9 c, która po raz pierwszy została skatalogowana w 2022 roku, jako część przeglądu o akronimie SPECULOOS, ponieważ astronomowie często nie mogą się oprzeć tworzeniu akronimów - bez względu na to, jak wydają się nienaturalne i naciągane. SPECULOOS jest to skrót z języka angielskiego „the Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars” i oznacza przegląd, którego celem jest poszukiwanie egzoplanet podobnych do Ziemi (=nadających się do zamieszkania) metodą tranzytu wokół około 1700 ultra-chłodnych gwiazd – karłów typu widmowego M. Jest to przegląd obserwacyjny prowadzony za pomocą 1-metrowego teleskopu typu Ritchey–Chrétien w ESO Paranal Observatory w Chile.



Zrzut ekranowy ze strony internetowej NASA z graficzną prezentacją liczby odkrytych różnych rodzajów egzoplanet na dzień 3 lipca 2023 r. Najwięcej zostało odkrytych egzoplanet o wielkości zbliżonej do Neptuna (ang. Neptune-like). Następne, najczęściej odkrywane to są gazowe olbrzymy (ang. gas giant) o wielkości Jowisza i Saturna. Egzoplanety typu „superziemie” (ang. super Earth) nie mają dokładnej definicji, ale są to planety o masach zawartych pomiędzy masą Ziemi i Neptuna, i mogą być zbudowane zarówno z gazów, skał jak i obu jednocześnie. Planety skaliste, czyli typu ziemskiego (ang. terrestial) obejmują najmniejszą, znaną liczbę egzoplanet, ale celem przeglądu SPECULOOS jest zwiększenie liczby odkrytych planet skalistych.

Gwiazda LP 890-9 znajduje się w odległości około 104 l.św. od nas w konstelacji Erydanu. Posiada ona również oznaczenia TOI-4306 i SPECULOOS-2. Jest do gwiazda – czerwony karzeł typu widmowego M6 o masie zaledwie 0,16 Mʘ, promieniu 0,12 Rʘ i temperaturze powierzchniowej 2850 K.

Wokół LP 890-9 krążą przynajmniej dwie egzoplanety, z których wewnętrzna LP890-9 b jest około 30% większa niż Ziemia i okrąża gwiazdę macierzystą w 2,73 dnia.

Druga egzoplaneta LP 890-9 c krąży wokół tej bardzo chłodnej gwiazdy z okresem 8,5 dnia. Gwiazda macierzysta tego układu zajmuje drugie miejsce po TRAPPIST-1 na liście najchłodniejszych gwiazd, które posiadają egzoplanety. Ta egzoplaneta jest około 40% większa od Ziemi i została klasyfikowana jako „superziemia” zgodnie ze standardową terminologią w egzoplanetologii.

Egzoplaneta LP 890-9 c rezyduje w pobliżu wewnętrznej granicy „strefy Złotowłosej” dla tej gwiazdy. Oznacza to, że potencjalnie może być miejscem, gdzie znajduje się ciekła woda – albo na jej powierzchni, albo w atmosferze. Posiada również jeszcze jedną zaletę - znajduje się w odległości tylko 104 l.św. od Ziemi.

Ta odległość przynajmniej w skali astronomicznej jest względnie mała. Zaś planeta jest wystarczająco duża, aby jej atmosfera teoretycznie mogła być zaobserwowana metodą spektroskopową za pomocą najpotężniejszego, znanego nam obecnie obserwatorium satelitarnego, jakim jest Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Należy pamiętać, że jednym z głównych celów misji tego teleskopu są bezpośrednie obserwacje atmosfer egzoplanet!

Większość astronomów zgadza się, że najbardziej fascynującym układem planetarnym jest TRAPPIST-1, który posiada wiele interesujących planet, orbitujących wokół gwiazdy centralnej. Ale egzoplaneta LP 890-9 c jest tutaj drugą na tej liście. Częściowo tak jest, ponieważ lepsze poznanie atmosfery tej planety może pomóc zrozumieć, dlaczego Wenus, która znajduje się w podobnie umieszczonej orbicie wokół Słońca, wyewoluowała inaczej niż Ziemia.

To porównanie nie jest ścisłe, ponieważ Wenus potrzebuje 225 dni, aby zgodnie z ruchem orbitalnym okrążyć Słońce, a LP 890-9 c zabiera to tylko 8,5 dnia. Ale to jest zaleta, ponieważ wykorzystywana przez Teleskop Webba do badania atmosfery egzoplanety metoda wymaga obserwacji tranzytu, czyli przejścia egzoplanety przez tarczą gwiazdy macierzystej. Dlatego będzie potrzebna mniejsza ilość czasu obserwacyjnego.



Na ilustracji: Wizja artystyczna pokazująca, jak potencjalnie egzoplaneta LP 890-9 c może ewoluować od gorącej Ziemi do pustynnej Wenus. Źródło: Carl Sagan Institute/R. Payne

Uwzględniając powyższe różnice, grupa astronomów kierowana przez Jonathana Gomeza Barrientosa (Cal Tech, USA) przygotowała drugą publikację pt. „Wenus w trakcie powstawania? Przewidywania obserwacyjne dla Teleskopu Webba dotyczące planety LP 890-9 c wokół ultra-chłodnego karła typu widmowego M”, w której wykonano modelowanie, aby określić jakie widma transmisyjne atmosfery można uzyskać za pomocą Teleskopu Webba - zależności od składu chemicznego atmosfery tej planety. Jedną z bardziej istotnych części tego modelowania było policzenie, jak dużo niezmiernie cennego czasu obserwacyjnego Teleskopu Webba należałoby poświęcić, aby uzyskać wartościowe naukowo widmo atmosfery LP 890-9 c.

W artykule J.G.Barrientosa ze współpracownikami oszacowano trzy następujące czasy dla egzoplanety LP 890-9 c obserwowanej przez Teleskop Webba:
    • obserwacje tylko 3 tranzytów (25,5 dnia) → sprawdzenie, czy egzoplaneta w ogóle posiada atmosferę;
    • obserwacje 8 tranzytów (68 dni) → sprawdzenie, czy egzoplaneta posiada atmosferę podobną do Wenus;
    • obserwacje 20 tranzytów (170 dni) → sprawdzenie, czy egzoplaneta posiada atmosferę potencjalnie nadającą się do zamieszkania.

Tranzyt LP 890-9 c trwa około 1 godzinę (przykłady na poniższym rysunku). Nie są wymagane obserwacje całego okresu orbitalnego, ale tylko parę godzin w okolicach tranzytu planety tle gwiazdy macierzystej. Więc aż np. 170 dni nie jest konieczne, aby zaobserwować 20 tranzytów LP 890-9 c, ale powinno wystarczyć powiedzmy 2,5 dnia (20 tranzytów x np.3 godziny na tranzyt?).

Należy dodać, że jest to bardzo długi czas obserwacyjny dla najpotężniejszego aktualnie teleskopu satelitarnego dostępnego dla ludzkości, który został zbudowany za 9 miliardów dolarów. Ale tych obserwacji nie można całkowicie wykluczyć. Na chwilę obecną, obie omawiane publikacje zapewniają dobrą, naukową podstawę do ubiegania się o czas obserwacyjny na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba.
Ale uwzględniając ich wagę, istnieje duża szansa, że już niedługo zobaczymy, jak wygląda widmo transmisyjne atmosfery LP 890-9 c.
Ciekawe czy będzie zgodne z jednym z widm zaprezentowanych na koniec tego artykułu?



Na ilustracji: Obserwacje fotometryczne (... krzywe blasku) kilku tranzytów egzoplanety LP 890-9 c przez różne filtry i teleskopy (TESS, MuSCAT3, SPECULOOS). Pojedyncze obserwacje reprezentują szare kropki, a czarne koła ze słupkami błędów – uśrednione obserwacje z 10 minut. Najlepszemu dopasowaniu tranzytu odpowiada czerwona linia. Garby w środku tranzytów dla teleskopu MuSCAT3 w barwach r′ oraz  i’ mogą być związane z plamami na powierzchni gwiazdy. Tranzyt LP 890-9 c trwa około 1 godziny. Źródło (dostęp otwarty CC BY 4.0): L. Delrez i inni, A&A 667, A59 (2022), DOI: 10.1051/0004-6361/202244041



Na ilustracji: Symulowane widma transmisyjne w rozdzielczości R=20 dla trzech, różnych modeli atmosfery egzoplanety LP 890-9 c (częściowo zakres optyczny i bliska podczerwień: 0,6-6μm) oraz jak te widma może zarejestrować Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba w konfiguracji ze spektrografem NIRSpec PRISM.
Symulowane widmo transmisyjne przedstawia linia ciągła na każdym z trzech paneli z oznaczonymi głównymi związkami chemicznymi, a zacienione pasy w różnych kolorach obrazują obszary z błędami odpowiednio 1σ i 2σ. Punkty widma, które mógłby zarejestrować Teleskop Webba przedstawiają czarne kółka ze słupkami błędów ±3σ.
U góry: widmo transmisyjne dla atmosfery z pełnym efektem cieplarnianym (temperatura na powierzchni nawet 1600K, cała woda z oceanów wyparowała do atmosfery – stąd ciśnienie atm. może być nawet 271 barów, ale do niniejszej symulacji wzięto tylko 5 barów). Potrzebne są obserwacje 3 tranzytów, aby odkryć cząsteczki H2O w atmosferze.
W środku: widmo transmisyjne dla atmosfery podobnej do Wenus z ciśnieniem atm. 5 barów - ale bez chmur. Potrzebne są obserwacje 8 tranzytów, aby odkryć molekułę CO2 w atmosferze.
Na dole: widmo transmisyjne dla atmosfery podobnej do Ziemi z ciśnieniem atm. 1 bar, ale cieplejszej (temperatura na powierzchni ~300K). Potrzebne są obserwacje aż 20 tranzytów, aby odkryć molekułę N2O w atmosferze.

https://academic.oup.com/mnrasl/article/524/1/L10/7198488?login=false

https://academic.oup.com/mnrasl/article/524/1/L5/7198492?login=false

https://news.cornell.edu/stories/2023/06/exoplanet-may-reveal-secrets-about-edge-habitability

https://www.news.uliege.be/cms/c_16795199/en/speculoos-discovers-a-potentially-habitable-super-earth

https://www.universetoday.com/162172/how-close-can-a-planet-get-to-a-star-and-still-be-habitable/

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/11/aa44041-22/aa44041-22.html

https://exoplanets.nasa.gov/
« Ostatnia zmiana: Lipiec 04, 2023, 17:09 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #232 dnia: Wrzesień 18, 2023, 21:30 »
Metan i dwutlenek węgla odkryty w atmosferze K2-18 b.

Na ilustracji: Wizja artystyczna pokazująca, jak mogłaby wyglądać egzoplaneta K2-18 b na podstawie danych naukowych. Ilustracja: NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Dane naukowe: N. Madhusudhan (Cambridge University)



Nowe badania przeprowadzone przez JWST na K2-18 b ujawniły obecność metanu i dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety.

Nowe badania przeprowadzone przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na egzoplanecie K2-18 b, która jest 8,6 razy masywniejsza od Ziemi, ujawniły obecność w atmosferze cząsteczek zawierających węgiel, takich jak metan i dwutlenek węgla. To odkrycie Webba uzupełnia ostatnie badania, które sugerują, że K2-18 b może być egzoplanetą typu Hycean, co oznacza, że może posiadać atmosferę bogatą w wodór oraz powierzchnię pokrytą oceanami wodnymi.

Pierwsze spojrzenie we właściwości atmosferyczne tej egzoplanety znajdującej się w ekosferze uzyskano dzięki obserwacjom za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, co skłoniło do dalszych badań, które od tego czasu zmieniły nasze zrozumienie tego układu.

K2-18 b jest egzoplanetą krążącą wokół chłodnego czerwonego karła K2-18, oddalonego o 120 lat świetlnych znajdującego się w ekosferze, w konstelacji Lwa. Ta egzoplaneta, o rozmiarach pomiędzy Ziemią a Neptunem, nie przypomina żadnej planety z naszego Układu Słonecznego. Brak podobnych planet w naszym sąsiedztwie oznacza, że te pod-Neptuny są wciąż słabo poznane, a ich atmosfery stanowią przedmiot aktywnej debaty wśród astronomów.

Sugestia, że egzoplaneta pod-Neptun K2-18 b może być planetą hyceańską, jest niezwykle intrygująca. Niektórzy astronomowie uważają, że tego rodzaju planety stanowią obiecujące środowiska do poszukiwania dowodów na istnienie życia poza Ziemią.

Nasze odkrycia podkreślają znaczenie uwzględnienia różnorodnych środowisk zdatnych do zamieszkania w poszukiwaniu życia w innych miejscach – wyjaśnił Nikku Madhusudhan, astronom z University of Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki. Tradycyjnie poszukiwanie życia na egzoplanetach koncentrowało się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy hyceańskie znacznie bardziej sprzyjają obserwacjom atmosfery.

Obfitość metanu i dwutlenku węgla oraz niedobór amoniaku potwierdzają hipotezę, że pod atmosferą bogatą w wodór egzoplaneta K2-18 b może posiadać wodny ocean. Te wstępne obserwacje za pomocą Webba umożliwiły również wykrycie cząsteczki znanej jako siarczek dimetylu (DMS). Na Ziemi ta substancja jest wytwarzana wyłącznie przez życie. Większość DMS obecnych w ziemskiej atmosferze jest emitowana przez fitoplanktony w środowiskach morskich.

Wnioskowanie o obecności DMS jest mniej wiarygodne i wymaga dalszej weryfikacji. Nadchodzące obserwacje Webba powinny być w stanie potwierdzić, czy DMS jest rzeczywiście obecny w atmosferze K2-18 b na znaczących poziomach – wyjaśnił Madhusudhan.

Chociaż K2-18 b leży w ekosferze i obecnie wiadomo, że zawiera cząsteczki węgla, nie musi to oznaczać, że na planecie może istnieć życie. Duży rozmiar planety, której promień jest 2,6 razy większy niż promień Ziemi, oznacza, że wnętrze planety prawdopodobnie zawiera duży płaszcz lodu pod wysokim ciśnieniem, podobnie jak Neptun, ale z cieńszą atmosferą bogatą w wodór i powierzchnią oceanu. Przewiduje się, że światy hyceańskie mają oceany wody. Jednak możliwe jest również, że ocean jest zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania lub był płynny.

Chociaż ten rodzaj planety nie istnieje w naszym Układzie Słonecznym, pod-Neptuny są najczęstszym rodzajem planet znanych do tej pory w Galaktyce – wyjaśnił członek zespołu Subhajit Sarkar z Uniwersytetu w Cardiff. Uzyskaliśmy jak dotąd najbardziej szczegółowe widmo pod-Neptuna znajdującego się w ekosferze, co pozwoliło nam ustalić cząsteczki występujące w jego atmosferze.

Charakteryzowanie atmosfer planet pozasłonecznych, takich jak K2-18 b – czyli identyfikacja występujących w nich gazów i warunków fizycznych – jest bardzo aktywnym obszarem w astronomii. Jednak planety te są przyćmione – dosłownie – przez blask ich znacznie większych gwiazd macierzystych, co sprawia, że badanie atmosfer egzoplanet jest szczególnie trudne.

Zespół skonfrontował się z tym wyzwaniem poprzez analizowanie światła pochodzącego z gwiazdy macierzystej K2-18 b, które przechodziło przez atmosferę tej egzoplanety. K2-18 b jest egzoplanetą tranzytującą, co oznacza, że jesteśmy w stanie zaobserwować spadek jasności gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed tarczą swojej gwiazdy macierzystej. Właśnie dzięki temu tranzytowi egzoplaneta została odkryta w 2015 roku w ramach misji K2. W trakcie tranzytu niewielka część światła gwiazdy przechodzi przez atmosferę egzoplanety, zanim dotrze do teleskopów. Ten proces pozostawia ślady, które astronomowie są w stanie zidentyfikować i połączyć, aby określić skład gazowy atmosfery egzoplanety.

Wyniki zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.

Zespół ma teraz plany dotyczące przeprowadzenia dalszych badań przy użyciu spektrografu MIRI. Ich celem jest jeszcze bardziej potwierdzić swoje dotychczasowe odkrycia oraz uzyskać nowe informacje na temat warunków środowiskowych panujących na egzoplanecie K2-18 b.

https://www.nasa.gov/goddard/2023/webb-discovers-methane-carbon-dioxide-in-atmosphere-of-k2-18b

https://arxiv.org/abs/2309.05566

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #233 dnia: Listopad 01, 2023, 19:13 »
Sąsiedzi planety wskazują wyraźnie, czy może na niej istnieć życie. Zawsze badaj otoczenie.



Biorąc pod uwagę tysiące znanych egzoplanet i dziesiątki tysięcy, które prawdopodobnie zostaną odkryte w nadchodzących dziesięcioleciach, odkrycie planety, na której istnieje życie, może być tylko kwestią czasu. Tak wskazuje rozsądek. Problem w tym, że wcale nie jest tak łatwo tego dowieść. Do tej pory skupiano się na obserwacji składu atmosfer egzoplanet i poszukiwaniu w nich biosygnatur, które wskazywałyby na obecność życia.

Problem jednak w tym, że wiele cząsteczek wytwarzanych przez życie na Ziemi może również powstać w procesach geologicznych. Najnowsze badania dowodzą, że lepszym podejściem byłoby porównywanie składu atmosfery potencjalnie nadającego się do zamieszkania świata ze składem atmosfery innych planet w tym samym układzie planetarnym.

Ponieważ planety powstają w dysku szczątków młodej gwiazdy, ich skład będzie na ogół podobny. Ze względu na migrację niektórych cząsteczek, takich jak lód wodny, planety zewnętrzne mogą mieć nieco inny skład niż planety wewnętrzne, ale ogólnie ich skład jest zbliżony. W najnowszym artykule opublikowanym na serwerze preprintów arXiv astronomowie przyjrzeli się obfitości węgla atmosferycznego na różnych egzoplanetach.

Węgiel jest nie tylko podstawowym pierwiastkiem życia na Ziemi, ale także łatwo wchłaniany jest przez wodę i może być wiązany geologicznie w skałach. Pomysł jest taki, że jeśli egzoplaneta znajduje się w potencjalnej ekosferze gwiazdy i zawiera znacznie mniej węgla atmosferycznego niż podobne światy w swoim układzie, jest to silny wskaźnik obecności wody i życia organicznego.

Weźmy na przykład nasz Układ Słoneczny. Ziemia, Wenus i Mars znajdują się mniej więcej w zamieszkałej strefie Słońca, ale zarówno Wenus, jak i Mars mają atmosfery składające się głównie z dwutlenku węgla. W przeciwieństwie do nich, atmosfera Ziemi składa się głównie z azotu i tlenu oraz tylko ułamka procenta dwutlenku węgla. Zawartość węgla w atmosferze Ziemi tak radykalnie różni się od zawartości węgla na Wenus i Marsie, że wyróżnia się jako prawdopodobnie zamieszkały świat.

W ramach demonstracji zespół przyjrzał się, jak mogłoby to działać w przypadku układu gwiezdnego Trappist-1. To czerwony karzeł z siedmioma znanymi planetami mniej więcej wielkości Ziemi. Trzy z tych światów mieszczą się w strefie potencjalnie nadającej się do zamieszkania, więc jest to doskonały przypadek testowy do porównywania światów. Bazując na możliwościach Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), powinien on być w stanie wykryć poziom dwutlenku węgla w atmosferach planet układu Trappist-1. Autorzy szacują, że wystarczyłoby około dziesięciu wyraźnych tranzytów świata trapistów, aby ustalić, czy któraś z nich ma obniżony poziom CO2. Jeśli jeden z potencjalnie nadających się do zamieszkania światów w tym układzie ma mniejszą zawartość tlenu, byłby dobrym kandydatem do dalszych badań.

Autorzy zwracają uwagę, że samo zmniejszenie poziomu dwutlenku węgla nie musi wcale nic oznaczać. Chociaż duże oceany i obecność życia zmniejszyłyby zawartość węgla w atmosferze, istnieją także inne powody takiego stanu rzeczy. Niektóre skały mogą na przykład absorbować ogromne ilości węgla. Ponadto, ponieważ planety układu TRAPPIST-1 mogą być zablokowane pływowo, ciemna strona planet może stać się wystarczająco zimna, aby zamrozić CO2, usuwając go w ten sposób z atmosfery. Istnieją również sposoby, w jakie życie mogłoby istnieć na świecie, na którym węgla będzie równie dużo co na innych planetach.

Ta metoda z pewnością nie jest metodą potwierdzającą istnienie życia gdziekolwiek, ale może wskazać światy warte szczegółowego zbadania. Tak jak wczesne obserwacje egzoplanet rozpoczynały się od znalezienia planet kandydujących, które później zostały potwierdzone, tak JWST mógł znaleźć kandydujące globy, na których mogłoby istnieć życie, wskazując nam gdzie szukać tych, na których życie faktycznie istnieje.

https://arxiv.org/abs/2310.14987


Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #234 dnia: Listopad 01, 2023, 19:30 »
Wspaniały układ z czterema egzoplanetami. Trzy z nich mają już wyrok śmierci.



Pięćdziesiąt siedem lat świetlnych od Ziemi znajduje się gwiazda, wokół której krążą cztery planety. Gdybyśmy planowali kiedyś je odwiedzić, to musimy się streszczać z pracami nad technologiami pozwalającymi przemieszczać się na odległości kilku, kilkudziesięciu lat świetlnych. Nie ma bowiem zbyt dużo czasu. Za około miliard lat, gwiazda centralna tego układu planetarnego zacznie się powiększać i przedjdzie w stadium czerwonego olbrzyma, a wtedy z czterech planet, może pozostać tylko jedna.

Oczywiście za chwilę ktoś oburzony powie, że w miliard lat to ludzkość, a właściwie gatunek, który z niej wyewoluuje (i nie będzie przypominał swojego odległego i prymitywnego przodka), będzie w stanie już latać do innych gromad galaktyk, a nie do najbliższych gwiazd. Jasne, tak zazwyczaj mówią eksperci wychowani na literaturze i filmach science-fiction, w których lecąc jednoosobowym kosmicznym ścigaczem skręca się wolant, aby zakręcić wokół tej czy innej gwiazdy i zmylić napastnika. Problem w tym, że rzeczywistość oparta nie na fantazji i wyobraźni, a na fizyce wygląda inaczej. Możliwe, że do wynalezienia sposobu podróży międzygwiezdnych faktycznie trzeba będzie miliarda lat, a być może okaże się, że załogowe misje międzygwiezdne są po prostu niemożliwe. Na razie jest to kwestia otwarta.

Wracając jednak do opisywanego układu planetarnego, którego centrum stanowi gwiazda podobna do Słońca. Tym układem jest Rho Coronae Borealis. Gwiazda pod względem masy, promienia i jasności bardzo przypomina naszą towarzyszkę znajdującą się 150 milionów kilometrów od Ziemi. Różnica między tymi gwiazdami jest inna: o ile Słońce ma 5 miliardów lat i 5 miliardów spalania wodoru jeszcze przed sobą, o tyle Rho Coronae Borealis jest dwa razy starsza i powoli zbliża się do punktu, w którym ze starości zacznie puchnąć przechodząc w stadium czerwonego olbrzyma.

W najnowszym artykule opublikowanym na serwerze preprintów arXiv Stephen R. Kane z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside zastanawia się nad tym, co się stanie z czterema egzoplanetami znajdującymi się w ekosferze gwiazdy, która właśnie staje się czerwonym olbrzymem.Nowy artykuł opublikowany na serwerze przeddruku arXiv i zaakceptowany do publikacji w The Astrophysical Journal przedstawia te wyniki i zadaje kilka pytań na temat tego, co dzieje się z egzoplanetami w ekosferze gwiazdy, gdy gwiazda staje się czerwonym olbrzymem.

Korzystając z dostępnych modeli ewolucji gwiazd, badacz postanowił stworzyć prognozę dla gwiazdy i jej planet. Za 1-1,5 miliarda lat gwiazda opuści ciąg głównym (na którym obecnie znajduje się Słońce) i zacznie znacząco zwiększać swoje rozmiary. Aby uzmysłowić sobie jak bardzo powiększają się gwiazdy na tym etapie wystarczy wskazać, że gwiazdy tego typu mają na ciągu głównym średnicę 1-2 mln km, a w fazie czerwonego olbrzyma mogą osiągnąć średnicę rzędu miliarda kilometrów. Tu wzmianka – tak właśnie będzie z naszym Słońcem, które przechodząc na ten etap ewolucji prawdopodobnie zniszczy wszystkie swoje planety skaliste. Ale w sumie co nas to interesuje, skoro dojdzie do tego dopiero za 5-7 miliardów lat. Ważne, że nie za naszego życia, a po nas choćby potop… tak przynajmniej myśli wielu moich czytelników, którzy piszą w komentarzach „za miliardy lat, no już się boję”.

Ale to nie o Słońcu miało być. Rho Coronae Borealis posiada cztery planety o czarujących nazwach: b, c, d oraz – zgadliście – d. Trzy z nich: e, b oraz c znajdują się najbliżej gwiazdy, więc to one będą miały przechlapane.

Planety te różnią się od siebie masą. Najmniejsza z nich ma masę superziemi, największa Jowisza. Co jednak ważne, wszystkie znajdują się znacznie bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia do Słońca, a dwie najbardziej wewnętrzne planety znajdują się w odległości mniejszej od odległości Słońce-Merkury. No i w tym cały problem. Nawet Ziemia będzie miała przegwizdane, gdy Słońce zacznie się powiększać, a tutaj wszystkie planety są tak ciasno upakowane, że wszystkie mogą przepaść.

To znaczy, być może jedna z nich przetrwa. Z badań bowiem wynika, że e, b i c znajdują się w najgorszym położeniu. Rho CrB może całkowicie pochłonąć te trzy planety.

Pochłonięcie planet przez rozszerzającą się gwiazdę może mieć różne skutki w zależności od ogólnej architektury układu. Planety mogą potrzebować dziesięcioleci, aby spiralnie zbliżyć się do gwiazdy. Po drodze mogą zostać zniszczone przez odparowanie. Mogą również zostać zniszczone przez zakłócenia pływowe, gdy osiągną granicę Roche’a. W takim przypadku zwiększają masę gwiazdy, powodując jej jeszcze większe puchnięcie.

Według niektórych badań, w przypadku planet o masach mniejszych od Jowisza i znajdujących się od 3 do 5 jednostek astronomicznych od gwiazdy ich los jest przesądzony. Nie ma ucieczki. Ale dla innych, pomimo tragicznych okoliczności, może istnieć jeszcze jakieś wyjście.

Czasami, jak pokazują modele naukowe, planety zaczynają oddziaływać ze sobą grawitacyjnie na różne sposoby, gdy gwiazda puchnie. W miarę rozszerzania się gwiazdy traci ona także masę. Powoduje to efekty pływowe w układzie, a w niektórych przypadkach może wprowadzić planety w rezonans oraz oddalić je od gwiazdy. Jest więc potencjalna droga ucieczki. Trudno jednak z tak dużym wyprzedzeniem określić, co dokładnie może się wydarzyć.

Dla niektórych planet istnieje możliwa droga ucieczki, ale te same interakcje pływowe, które mogą uratować planetę, mogą również działać przeciwko niej. Interakcje mogą również skierować planetę do wewnątrz, w kierunku gwiazdy, przez co ulegnie ona jeszcze szybszemu zniszczeniu. Naukowcy aktywnie próbują zrozumieć cały ten proces, obserwując gwiazdy opuszczające ciąg główny.

Aby zrozumieć, co może się wydarzyć w układzie Rho CrB, Kane spróbował określić przyszłą masę, jasność i promień gwiazdy. Naukowiec nakreślił także zmiany, jakie będą udziałem gwiazdy, oraz zmiany położenia wszystkich czterech egzoplanet.

Czy takie prognozy mogą coś nam powiedzieć o przyszłości układu?

„Chociaż wszystkie planety wejdą w atmosferę gwiazdową Rho CrB, ich indywidualne prognozy znacznie się różnią” – wyjaśnia Kane.

Planeta e, najbardziej wewnętrzna planeta, prawdopodobnie jest planetą ziemską. Ta ulegnie zniszczeniu jako pierwsza i prawdopodobnie całkowicie wyparuje w atmosferze gwiazdy..

Planeta b jest najmasywniejsza ze wszystkich czterech i ma prawie 350 mas Ziemi. Jest masywniejsza od Jowisza, a gdy wejdzie w rozszerzającą się atmosferę gwiazdy, opór spowoduje, że zacznie poruszać się po spirali stopniowo hamując i zbliżać się do gwiazdy.

Los planety b może wpłynąć na los planety c. Jeśli materia planety b spowoduje, że gwiazda wystarczająco spęcznieje, może to przyspieszyć zniszczenie planety c w wyniku jej pochłonięcia. Rozrastanie się gwiazdy może przyspieszyć także zniszczenie planety d przez pochłonięcie.

Obie planety c i d mają masy mniej więcej Neptuna i prawdopodobnie stracą swoją masę w wyniku parowania krążąc po spirali w kierunku gwiazdy.

Niestety w modelowaniu nie uwzględniono dynamiki orbitalnej. Jest jednak możliwe, że jedna planeta uchroni się przed całym tym chaosem. Planeta d to jedyny świat z szansą na ucieczkę. „Nasz model nie uwzględnił ponadto wpływu dynamiki orbity, która może spowodować, że planeta d będzie migrować dalej na zewnątrz i prawdopodobnie ucieknie przed gwiazdą” – pisze Kane. Jeśli tak się stanie, ma szansę przetrwać znacznie dłużej, być może w nowo powstałej ekosferze.

Jest to możliwe, ale w tym przypadku mało prawdopodobne. „Ponieważ wewnętrzne planety Rho CrB zostaną pochłonięte przed fazą AGB następującą po fazie czerwonego olbrzyma, jest mało prawdopodobne, aby dynamika orbity odegrała główną rolę w układzie podczas i po utracie masy przez gwiazdę.

Nie ma sposobu, aby dowiedzieć się co na pewno stanie się w tym układzie. Ale astrofizycy są zajęci obserwowaniem innych układów planetarnych w poszukiwaniu wskazówek. Jak dotąd nie ma zbyt wielu zauważalnych dowodów na pochłonięcie, ale to nie znaczy, że tak się nie dzieje.

„Jak dotąd dowody obserwacyjne na sygnatury pochłonięć planet pozostają stosunkowo skąpe, co sugeruje, że albo scenariusze pochłonięć są rzadsze, niż oczekiwano, albo też wykrycie sygnatur jest trudniejsze, niż przewidywano” – stwierdza autor artykułu.

Możliwe, że w ekosferze gwiazdy znajdują się inne planety, które wciąż nie zostały odkryte. Jeśli tak, mogą przetrwać gwiezdną ewolucję po wewnętrznej stronie wewnętrznej krawędzi ekosfery podczas fazy RGB/AGB. Problem w tym, że wtedy gwiazda będzie już tylko białym karłem, a planety – jeżeli przetrwają – znajdą się bardzo daleko za nową ekosferą białego karła, która będzie umiejscowiona znacznie bliżej.

https://arxiv.org/abs/2310.16104






Offline mars76

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 2615
  • MARS - Zmień swoje miejsce zamieszkania!
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #235 dnia: Listopad 02, 2023, 09:35 »
Ciekawy materiał

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #236 dnia: Listopad 03, 2023, 09:07 »
Po Słońcu pozostanie jedynie biały karzeł. Czy on też może sprzyjać życiu?



I po przeczytaniu takiego tytułu, z pewnością jakiś komentator przywoła prawo nagłówków Betteridge’a bez czytania artykułu. Trudno, taki los. Jeżeli jednak ów komentator pofatyguje się do artykułu, to z pewnością swój komentarz szybko usunie, bowiem sprawa wcale nie jest taka prosta i odpowiedź na pytanie zadane w tytule nie musi być przecząca.

Białych karłów ci u nas pod dostatkiem. Każda gwiazda o masie zbliżonej do Słońca zakończy swoje życie, najpierw wchodząc w fazę czerwonego olbrzyma, w której znacząco powiększy swoje rozmiary, a następnie rozwieje swoje zewnętrzne otoczki, tworząc na chwilę, kosmiczną chwilę, przepiękną mgławicę planetarną, pozostawiając w miejscu gwiazdy jedynie białego karła.

Kiedy obserwujemy inne białe karły, dostrzegamy, że wiele z nich otoczonych jest dyskami gruzowymi. Owe dyski zbudowane są z pozostałości po planetach, które kiedyś krążyły wokół gwiazdy, po której pozostał jedynie biały karzeł. Jak dotąd udało się odkryć jedynie jedną planetę o masie Jowisza, która krążyła wokół białego karła.

Czy zatem istnieje więcej planet krążących wokół białych karłów? Czy wokół takich obiektów mogą istnieć planety podobne do Ziemi?

Białe karły to obiekty o masie mniej więcej Słońca i rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Mamy zatem do czynienia z obiektami niezwykle gęstymi, które emitują jedynie zgromadzone w swoim wnętrzu ciepło. Skoro jednak jest tu jakieś ciepło, to oznacza to, że biały karły także muszą mieć ekosferę, w której na potencjalnych planetach może istnieć woda w stanie ciekłym.

Astronomowie są prawie pewni, że większość gwiazd ma planety. Ale planety te są w niebezpieczeństwie, gdy krążą wokół gwiazdy, która opuszcza ciąg główny i staje się czerwonym olbrzymem. Proces ten mówiąc najprościej sieje spustoszenie na planetach, pochłaniając niektóre z nich i rozrywając inne na skutek oddziaływań pływowych. Niektóre białe karły są otoczone dyskami odłamków i mogą to być jedynie pozostałości po planetach, które krążyły wokół gwiazdy, kiedy ona wciąż znajdowała się na ciągu głównym.

W 2020 roku badacze ogłosili odkrycie nienaruszonej planety wśród dysku odłamków w ekosferze wokół białego karła WD1054-226. Jeśli jest jeden, prawie na pewno gdzieś tam są inne planety tego typu. Dlaczego ich nie znaleźliśmy? Czy fakt, że pierwszą znalezioną przez nas planetą jest planeta o masie Jowisza, oznacza, że populacja egzoplanet w układach białych karłów jest przez nie zdominowana?

Najnowszy artykuł opublikowany na serwerze preprint arXiv opisuje kwestię egzoplanet krążących wokół białych karłów i zadaje pytanie, dlaczego skaliste planety wokół białych karłów wydają się rzadkością.

Białe karły są obiektami długowiecznymi i niezwykle stabilnymi. Zatem mimo że ich ekosfery są znacznie mniejsze niż strefa wokół gwiazdy takiej jak nasze Słońce, nadal istnieją. Teoretycznie na planetach w tych ekosferach mogłoby istnieć życie.

Jedyna nienaruszona planeta wokół białego karła, o której wiemy na pewno, została odkryta przez należącą do NASA sondę kosmiczną TESS i jest to naprawdę imponująca planeta: 13,8 masy Jowisza.

Biorąc pod uwagę względny niedobór planet-olbrzymów w porównaniu z planetami ziemskimi, na co wskazują zarówno dane demograficzne egzoplanet, jak i symulacje teoretyczne, jest to być może nieco zaskakujące – wyjaśniają autorzy opracowania.

To stwierdzenie może brzmieć zaskakująco dla czytelników. Szybkie spojrzenie na katalog egzoplanet NASA pokazuje, że jest 5535 potwierdzonych egzoplanet; 1898 z nich jest podobnych do Neptuna, a 1756 z nich to gazowe olbrzymy. Tylko 1675 z nich to superziemie, a zaledwie 199 to planety ziemskie. Stwierdzenie autora, że planet o małych promieniach jest więcej niż planet o dużych promieniach, wydaje się z tego punktu widzenia zdumiewające. Problem w tym, że to, co udało nam się odkryć, w żaden sposób nie odzwierciedla, tego co w przestrzeni kosmicznej może się znajdować. Każda metoda wykrywania planet ma swój błąd selekcji.

WD 1856 b może być jedyną potwierdzoną planetą białego karła, ale są też inni kandydaci, a większość z nich to także planety o masie Jowisza lub większej.

Dla Kippinga niepokojące są konsekwencje odkrycia masywnego gazowego giganta wokół białego karła. „Implikowana hipoteza jest taka, że tranzytujące planety skaliste są w pobliżu białych karłów rzadkoscią” – czytamy w artykule.

Istnieje wiele dowodów na istnienie małych planet typu ziemskiego wokół białych karłów. Ale dowody znajdują się w dyskach składających się ze skalistych szczątków zniszczonych planet typu ziemskiego. Oznacza to, że te planety gdzieś tam są, ale pojawia się pytanie, czy w strefach zamieszkiwalnych istnieją jakieś, które nie uległy zniszczeniu?

Tego nie jesteśmy w stanie ustalić tak naprawdę. Jak dotąd udało się odkryć tylko jedną planetę krążącą wokół białego karła. Jedna planeta nie powie nam nic o tym, jakie planety najczęściej krążą w takich układach. Sytuacja jest mniej więcej taka, jak z poszukiwaniem życia w kosmosie. Do momentu kiedy znamy tylko jedną planetę z życiem we wszechświecie, to nie jesteśmy w stanie nic powiedzieć o częstotliwości występowania życia we wszechświecie. Taki los, trzeba szukać dalej.

Kipping obliczył, że prawdopodobieństwo, że pierwsza odkryta planeta krążąca wokół białego karła będzie planetą masywną, wynosi 0,37%. Jest to niezwykle rzadkie, ale niekoniecznie prowadzi do jakichkolwiek wiarygodnych wniosków. „To z pewnością interesujące” – pisze Kipping – „ale wcale nie przytłaczające – w historii astronomii nieprawdopodobne zdarzenia zdarzały się wielokrotnie”miały i będą miały miejsce”.

Więc dokąd nas to prowadzi? Wykryliśmy jedną planetę krążącą wokół białego karła (WD) i jest to masywny gazowy olbrzym, ale wokół WD mamy wiele dysków odłamków skalistych, które musiały pochodzić z planet ziemskich. Gdzie to prowadzi do hipotezy, że małe skaliste planety wokół WD są rzadkie?

Może to tylko jedna z tych rzeczy, które choć interesujące, mogą prowadzić jedynie do niedokładnych wniosków. Jak to często bywa, potrzebujemy więcej danych. „Z pewnością byłoby przedwczesne przerywanie bieżących i przyszłych wysiłków mających na celu poszukiwanie planet typu ziemskiego wokół WD”.

Nauka o egzoplanetach białych karłów jest dopiero w powijakach. Ale jest nadzieja, ponieważ WD są tak stabilne i długotrwałe. Podobnie jak ich ekosfery.

Białe karły są wyjątkowe wśród gwiazd, ponieważ ich promień jest taki sam jak promień Ziemi. Są mniejsze od innych gwiazd, co może ułatwić wykrywanie krążących wokół nich planet wielkości Ziemi. Może także ułatwić badania atmosfery, w tym potencjalne wykrywanie sygnatur biologicznych, które mogą być trudniejsze w przypadku planet krążących wokół znacznie większych gwiazd.

Hipotezę Kippinga, że planety typu ziemskiego są rzadkością wokół WD, można łatwo przetestować. Ukierunkowane poszukiwania bez wątpienia zaczną ujawniać prawdziwą populację planet krążących wokół białych karłów.

Jeśli wokół białych karłów odkryjemy więcej światów podobnych do Ziemi, otworzy się nowa droga dla życia i większy potencjał do przetrwania życia we wszechświecie.


Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #237 dnia: Listopad 17, 2023, 19:33 »
HST mierzy rozmiar najbliższej tranzytującej planety wielkości Ziemi.

Na ilustracji: Wizja artystyczna egzoplanety LTT 1445Ac, która jest wielkości Ziemi. Planeta krąży wokół czerwonego karła będącego składnikiem układu potrójnego. Źródło: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)



Zespół astronomów skorzystał z Teleskop Hubble’a, aby zmierzyć rozmiar najbliższej egzoplanety rozmiarów Ziemi, która przechodzi przed tarczą sąsiedniej gwiazdy.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a zmierzył rozmiar najbliższej egzoplanety o wielkości Ziemi, która przechodzi przed tarczą sąsiedniej gwiazdy. Ten proces, znany jako tranzyt, otwiera nowe możliwości badań w celu zbadania rodzaju atmosfery, jeśli ta istnieje, na tym skalistym świecie.

Niewielka planeta LTT 1445Ac została odkryta po raz pierwszy przez satelitę TESS w 2022 roku. Jednak ze względu na ograniczoną rozdzielczość optyczną TESS, geometria płaszczyzny orbity planety względem jej gwiazdy była niepewna. Istniała możliwość, że wykrycie dotyczyło tranzytu częściowego, w którym planeta przechodziła jedynie przez niewielką część tarczy gwiazdy macierzystej. To z kolei wprowadzało niedokładności w określeniu dolnej granicy średnicy planety.

Możliwe było, że ten układ ma niekorzystną geometrię, co oznaczałoby, że nie bylibyśmy w stanie dokładnie zmierzyć jego rozmiaru. Jednak dzięki możliwościom Kosmicznego Teleskopu Hubble'a udało nam się precyzyjnie zmierzyć średnicę tej planety – powiedziała Emily Pass z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian w Cambridge, Massachusetts. Pass jest pierwszą autorką artykułu opublikowanego w czasopiśmie Astronomical Journal.

Obserwacje dokonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykazały, że planeta wykonuje regularny tranzyt przed tarczą swojej gwiazdy, co pozwoliło na dokładne zmierzenie jej rzeczywistego rozmiaru, który wynosi zaledwie 1,07 średnicy Ziemi. To oznacza, że planeta jest skalistym światem, podobnym do naszej Ziemi, o zbliżonej grawitacji powierzchniowej. Jednak ze względu na temperaturę powierzchni wynoszącą około 260 oC, jest zbyt gorąca dla znanego nam życia.
Planeta LTT 1445Ac krąży wokół gwiazdy LTT 1445A, która jest częścią układu trzech czerwonych karłów, znajdującego się w odległości 22 lat świetlnych w kierunku konstelacji Erydanu.  https://pl.wikipedia.org/wiki/Gwiazdozbiór_Erydanu Gwiazda ta posiada jeszcze dwie inne zgłoszone planety, które są większe od LTT 1445Ac. Dodatkowo, obserwacje dokonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a wykazały obecność ciasnej pary dwóch innych czerwonych karłów, LTT 1445B i C, oddalonych od LTT 1445A o około 3 miliardy kilometrów. Wyrównanie tych trzech gwiazd oraz orbity pary BC sugerują, że wszystkie elementy w tym układzie są współpłaszczyznowe, włączając w to znane planety.

Planety tranzytujące są ekscytujące, ponieważ umożliwiają nam charakteryzację ich atmosfer za pomocą spektroskopii. Możemy to robić nie tylko przy użyciu Teleskopu Hubble'a, ale także Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Nasze obecne pomiary są ważne, ponieważ wskazują na to, że planeta LTT 1445Ac jest prawdopodobnie bardzo zbliżona do planety typu ziemskiego. Czekamy z niecierpliwością na kolejne obserwacje, które pozwolą nam lepiej zrozumieć różnorodność planet krążących wokół innych gwiazd – powiedziała Pass.

https://www.cfa.harvard.edu/news/nasas-hubble-measures-size-nearest-transiting-earth-sized-planet

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/acf561
« Ostatnia zmiana: Listopad 17, 2023, 19:38 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #238 dnia: Listopad 17, 2023, 19:55 »
Hubble niczym linijka. Zmierzył rozmiary najbliższej tranzytującej planety skalistej.



This is an artist’s concept of the nearby exoplanet, LTT 1445Ac, which is the size of Earth. The planet orbits a red dwarf star. The star is in a triple system, with two closely orbiting red dwarfs seen at upper right. The black dot in front of the foreground star is planet LTT 1445Ab, transiting the face of the star. Exoplanet LTT 1445Ac has a surface temperature of roughly 500 degrees Fahrenheit. The view is from 22 light-years away, looking back toward our Sun, which is the bright dot at lower right. Some of the background stars are part of the constellation Boötes. [Image description: This is an artist’s concept of nearby exoplanet LTT 1445Ac, which appears as a large whitish-orange disk at lower left. The rocky planet orbits a red dwarf star which is a bright red sphere in the image centre. The star is in a triple system, with two closely orbiting red dwarfs – a pair of red dots – seen at upper right.]
Kosmiczny Teleskop Hubble’a zmierzył rozmiary najbliższej egzoplanety wielkości Ziemi, która przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej. Pomiary tego typu otwierają drogę do badań atmosfery tejże planety, o ile oczywiście jakakolwiek atmosfera ją otacza.

Niewielka planeta LTT 1445Ac została po raz pierwszy odkryta przez satelitę Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) w 2022 r. Jednak geometria płaszczyzny orbity planety względem jej gwiazdy widzianej z Ziemi była niepewna, ponieważ TESS nie ma wymaganej rozdzielczości optycznej, aby się jej dokładniej przyjrzeć. Oznacza to, że wykrycie mogło dotyczyć tranzytu, podczas którego planeta prześlizguje się jedynie przez niewielką część dysku gwiazdy macierzystej. Dałoby to niedokładną dolną granicę średnicy planety.

„Istniało ryzyko, że ten system ma pechową geometrię, a gdyby tak było, nie zmierzylibyśmy prawdziwych rozmiarów planety. Jednak dzięki możliwościom Hubble’a udało nam się ustalić jej średnicę” – powiedziała Emily Pass z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge w stanie Massachusetts.



Obserwacje za pomocą Hubble’a pokazują, że planeta normalnie przechodzi przez dysk gwiazdy, uzyskując prawdziwy rozmiar wynoszący zaledwie 1,07 średnicy Ziemi. Oznacza to, że planeta jest skalistym światem, podobnie jak Ziemia, z mniej więcej taką samą grawitacją powierzchniową. Jednak przy temperaturze powierzchni wynoszącej około 260 stopni Celsjusza jest za gorąco, aby powstało życie, jakie znamy.

Planeta krąży wokół gwiazdy LTT 1445A, która jest częścią potrójnego układu trzech czerwonych karłów, oddalonego o 22 lata świetlne, w gwiazdozbiorze Erydanu. Gwiazda ma dwie inne planety, które są większe niż LTT 1445Ac. Wąska para dwóch innych karłów, LTT 1445B i C, leży około 4,7 miliarda kilometrów od LTT 1445A, również widziana przez Hubble’a. Ułożenie trzech gwiazd i krawędziowa orbita pary BC sugerują, że wszystko w układzie jest współpłaszczyznowe, łącznie ze znanymi planetami.

„Planety tranzytujące są ekscytujące, ponieważ możemy scharakteryzować ich atmosfery za pomocą spektroskopii, nie tylko za pomocą Hubble’a, ale także Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Nasze pomiary są istotne, ponieważ mówią nam, że jest to prawdopodobnie planeta bardzo podobna do Ziemi. Z niecierpliwością czekamy na dalsze obserwacje, które pozwolą nam lepiej zrozumieć różnorodność planet krążących wokół innych gwiazd” – powiedział Pass.

„Hubble pozostaje kluczowym graczem w dziedzinie charakteryzowania egzoplanet” – dodała profesor Laura Kreidberg z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu. „Istnieje bardzo niewiele planet typu ziemskiego, które są wystarczająco blisko, abyśmy mogli poznać ich atmosfery — w odległości zaledwie 22 lat świetlnych LTT 1445Ac znajduje się tuż obok nas, więc jest jedną z najlepszych planet na niebie do śledzenia i poznać jego właściwości atmosferyczne.”

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 922
  • Ciekłym metanem i LOX-em LCH4/LOX Methalox
Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #239 dnia: Listopad 30, 2023, 05:07 »
Mgły w atmosferach egzoplanet pomogą naukowcom w modelowaniu tworzenia się i ewolucji wodnych światów.

Na ilustracji: Dwie bogate w wodę egzoplanety z ciężkimi warstwami mgły krążą wokół swojej gwiazdy macierzystej. Źródło: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University


Badania przeprowadzone przez zespół naukowców pomogą w modelowaniu tego, jak wodne egzoplanety tworzą się i ewoluują.

Naukowcy przeprowadzili symulację warunków, które prowadzą do powstania zamglonego nieba na egzoplanetach bogatych w wodę. Ten krok jest kluczowy w zrozumieniu, w jaki sposób zamglenie może utrudniać obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych i kosmicznych.

Badania dostarczają nowych narzędzi do analizy chemii atmosfery egzoplanet i pomogą naukowcom modelować proces tworzenia się i ewolucji wodnych egzoplanet, co może przyczynić się do poszukiwań życia poza naszym Układem Słonecznym.

Najważniejsze pytanie dotyczy istnienia życia poza Układem Słonecznym. Jednak próba udzielenia odpowiedzi na to pytanie wymaga szczegółowego modelowania różnych typów planet, zwłaszcza tych o dużej ilości wody – powiedziała współautorka badania, Sarah Hörst, profesor Nauk o Ziemi i Planetach w Johns Hopkins. To stanowi ogromne wyzwanie, ponieważ nie mamy do dyspozycji laboratorium do takich eksperymentów. Dlatego staramy się wykorzystać nowoczesne techniki laboratoryjne, aby jak najlepiej wykorzystać dane pozyskiwane za pomocą zaawansowanych teleskopów.

Zespół opublikował swoje odkrycia w czasopiśmie Nature Astronomy.

Naukowcy uważają, że obecność mgły lub innych cząsteczek w atmosferze planety znacząco wpływa na globalne temperatury, poziom oświetlenia gwiazdowego i inne czynniki, które mogą hamować lub wspierać aktywność biologiczną.

Zespół przeprowadził eksperymenty w specjalnie zaprojektowanej komorze w laboratorium Hörst. Jak powiedziała Hörst, są to pierwsze eksperymenty, które określają, ile mgły może tworzyć się na wodnych planetach poza Układem Słonecznym.

Zamglenie składa się z cząstek stałych zawieszonych w gazie i zmienia sposób oddziaływania światła z tym gazem. Różne poziomy i rodzaje zamglenia mogą wpływać na sposób, w jaki cząsteczki rozprzestrzeniają się w atmosferze, co zmienia to, co naukowcy mogą wykryć na temat odległych planet za pomocą teleskopów.

Kiedy próbujemy ocenić, czy planeta nadaje się do zamieszkania, pierwszą rzeczą, której szukamy, jest woda, a już istnieją ekscytujące obserwacje wody w atmosferach egzoplanet. Jednak nasze eksperymenty i modelowanie sugerują, że planety te najprawdopodobniej zawierają również mgłę – powiedział Chao He, planetolog, który kierował badaniami w Johns Hopkins. Ta mgła rzeczywiście komplikuje nasze obserwacje, ponieważ zaciemnia nasz obraz chemii atmosfery egzoplanety i cech molekularnych.

Badając egzoplanety za pomocą teleskopów, naukowcy obserwują, jak światło przechodzi przez ich atmosferę, zauważając, jak gazy atmosferyczne absorbują różne odcienie lub długości fal tego światła. Zniekształcone obserwacje mogą prowadzić do błędnych obliczeń ilości istotnych substancji w powietrzu, takich jak woda i metan, a także rodzaju i poziomów cząsteczek w atmosferze. Takie błędne interpretacje mogą negatywnie wpłynąć na wnioski naukowców dotyczące globalnych temperatur, grubości atmosfery i innych warunków planetarnych – powiedziała Hörst.

Zespół stworzył dwie mieszaniny gazów zawierających parę wodną i inne związki, które według hipotez mogą być powszechne na egzoplanetach. Następnie wyemitowali te mikstury w świetle ultrafioletowym, aby przeprowadzić symulację tego, jak światło z gwiazdy inicjuje reakcje chemiczne, tworzące cząsteczki zamglenia. Po wykonaniu tych eksperymentów zmierzyli ilość światła pochłanianego i odbijanego przez cząsteczki, aby zrozumieć, w jaki sposób oddziałują one ze światłem w atmosferze.

Najnowsze dane dopasowały sygnatury chemiczne dobrze zbadanej egzoplanety o nazwie GJ 1214 b dokładniej niż wynikało to z poprzednich badań. Wyniki te pokazują, że różnorodne właściwości optyczne zamglenia mogą prowadzić do błędnych interpretacji atmosfery tej planety.

Hörst zauważyła, że atmosfery obcych planet mogą znacząco różnić się od tych występujących w naszym Układzie Słonecznym. Dodała również, że istnieje ponad 5000 potwierdzonych egzoplanet o zróżnicowanym składzie chemicznym atmosfery.

Obecnie zespół pracuje nad stworzeniem większej liczby laboratoryjnych „odpowiedników” zamglenia z mieszaninami gazów, które dokładniej odzwierciedlają to, co jest obserwowane przez teleskopy.

Ludzie będą mogli wykorzystać te dane podczas modelowania atmosfer, aby lepiej zrozumieć takie kwestie, jak temperatura w atmosferze i na powierzchni planety, obecność chmur, ich wysokość i skład, a także szybkość wiatrów – powiedziała Hörst. Wszystkie te informacje mogą pomóc w bardziej skoncentrowanym badaniu konkretnych planet, co sprawi, że eksperymenty staną się wyjątkowe, zamiast polegać jedynie na ogólnych testach mających na celu zrozumienie szerszego obrazu.

https://hub.jhu.edu/2023/11/27/alien-haze-exoplanet/

https://www.nature.com/articles/s41550-023-02140-4




Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Egzoplanety - badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #239 dnia: Listopad 30, 2023, 05:07 »