Wiele mniejszych planet mogło uciec z Układu Słonecznego – bezpowrotnie. Niezwiązane grawitacyjnie z gwiazdami światy wielkości Księżyca lub Marsa mogą być zdaniem naukowców powszechne w przestrzeni międzygwiezdnej. Jednak samotna planeta o rozmiarach Ziemi prawdopodobnie występuje tam bardzo rzadko.
Wcześniejsze badania wykazywały, że gdy tworzą się układy planetarne, spora liczba pomniejszych światów nie może pozostać związana ze swą macierzystą gwiazdą i swobodnie oddala się w przestrzeń kosmiczną. Astronomowie odkryli już garstkę takich dryfujących w przestrzeni globów (czasami nazywanych samotnymi planetami). Przykładem może być 2MASS J1119-1137, planeta cztery do ośmiu razy większa od Jowisza i oddalona od nas o 95 lat świetlnych. „Bezgwiezdne” planety mogą zatem nie być rzadkością. Zgodnie z dość zaskakującym wynikiem, jaki otrzymano kilka lat temu, średnio istnieje nawet jedna do dwóch swobodnych planet wielkości Jowisza na gwiazdę.
Większość takich zaobserwowanych globów to jednak planety duże, ale co ze skalistymi światami podobnymi do Ziemi? Astronomowie sądzą, że planowana na rok 2020 misja obserwującego w podczerwieni teleskopu WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) przyniesie i takie odkrycia.
W celu oszacowania, ile faktycznie może istnieć takich skalistych, osieroconych planet, naukowcy opracowali modele komputerowe dla gwiazdy o masie Słońca, otoczonej początkowo dwudziestoma sześcioma zarodkami planetarnymi o masach rzędu jednej dziesiątej masy Ziemi oraz dwustu sześćdziesięcioma planetozymalami o masach bliskich jednej setnej masy Ziemi. Dla porównania - Mars ma masę 10,7% masy Ziemi, a Księżyc - około 1,2%.
Naukowcy przeprowadzili łącznie sto pięćdziesiąt różnych symulacji, w których teoretyczne układy planetarne miały dwie planety olbrzymy o masach Jowisza i Saturna, oraz kolejne sto pięćdziesiąt symulacji dla układów bez gazowych olbrzymów. Symulacje obejmowały okres dwóch miliardów lat, co pozwoliło wszystkim uwzględnionym w nich ciałom przyciągać się grawitacyjnie, zderzać się ze sobą, rozpadać się lub łączyć.
W symulacjach bez wielkich planet gazowych z układów wyrzucane były łącznie małe ilości masy, a uciekały z nich w większości planety i inne ciała o masach nie większych niż kilka mas ziemskiego Księżyca. Jednak w tych z gazowymi olbrzymami ich potężne siły grawitacyjne nadawały także większym ciałom energie pozwalające na opuszczenie układu – w tych przypadkach oddalały się z niego na zawsze także planety do około trzech mas Marsa.
W układach planetarnych z olbrzymami występowały ponadto dwie wyróżnione epoki wyrzucania masy poza układ. Pierwsza z nich występowała w ciągu pierwszych kilku milionów i trwała do pierwszych kilkudziesięciu milionów lat trwania symulacji. Podczas niej układy traciły dosyć młody materiał pierwotny. Druga epoka zaczynała się po około stu milionach lat symulacji i składały się na nią głównie efekty oddziaływań – zderzeń pomiędzy planetami. Wtedy też wyrzucane były większe ciała, które powstawały na skutek tych kolizji.
Podsumowując – możemy spodziewać się znalezienia w Kosmosie osamotnionych planet nieco większych od Marsa. Jeśli jednak gazowe olbrzymy są powszechne w układach planetarnych, znajdziemy takich planet wiele, a jeśli są raczej rzadkością – tylko nieliczne. Prawdopodobne nie znajdziemy jednak wielu nie związanych grawitacyjnie z gwiazdami planet rozmiarów Ziemi. Zaletą przeprowadzonych symulacji jest to, że będzie je można dość szybko zweryfikować na bazie przyszłych, niezbyt odległych w czasie obserwacji.
Choć jak dotychczas symulacje przeprowadzono tylko dla gwiazd podobnych do Słońca, naukowcy nie spodziewają się, by cały proces różnił się znacząco w przypadku innych ich typów. Tym niemniej i takie symulacje są planowane. Celem opisanych tu badań jest również wypracowanie lepszego, wyjaśniającego więcej modelu powstawania planet, układów planetarnych, i naszego własnego Układu Słonecznego.
Czytaj więcej:
Źródło: Astronomy.com
Zdjęcie: wizja artystyczna przedstawiająca burzę komet wokół pobliskiej gwiazdy Eta Corvi.
Źródło: NASA/JPL-Caltech
Wcześniejsze badania wykazywały, że gdy tworzą się układy planetarne, spora liczba pomniejszych światów nie może pozostać związana ze swą macierzystą gwiazdą i swobodnie oddala się w przestrzeń kosmiczną. Astronomowie odkryli już garstkę takich dryfujących w przestrzeni globów (czasami nazywanych samotnymi planetami). Przykładem może być 2MASS J1119-1137, planeta cztery do ośmiu razy większa od Jowisza i oddalona od nas o 95 lat świetlnych. „Bezgwiezdne” planety mogą zatem nie być rzadkością. Zgodnie z dość zaskakującym wynikiem, jaki otrzymano kilka lat temu, średnio istnieje nawet jedna do dwóch swobodnych planet wielkości Jowisza na gwiazdę.
Większość takich zaobserwowanych globów to jednak planety duże, ale co ze skalistymi światami podobnymi do Ziemi? Astronomowie sądzą, że planowana na rok 2020 misja obserwującego w podczerwieni teleskopu WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) przyniesie i takie odkrycia.
W celu oszacowania, ile faktycznie może istnieć takich skalistych, osieroconych planet, naukowcy opracowali modele komputerowe dla gwiazdy o masie Słońca, otoczonej początkowo dwudziestoma sześcioma zarodkami planetarnymi o masach rzędu jednej dziesiątej masy Ziemi oraz dwustu sześćdziesięcioma planetozymalami o masach bliskich jednej setnej masy Ziemi. Dla porównania - Mars ma masę 10,7% masy Ziemi, a Księżyc - około 1,2%.
Naukowcy przeprowadzili łącznie sto pięćdziesiąt różnych symulacji, w których teoretyczne układy planetarne miały dwie planety olbrzymy o masach Jowisza i Saturna, oraz kolejne sto pięćdziesiąt symulacji dla układów bez gazowych olbrzymów. Symulacje obejmowały okres dwóch miliardów lat, co pozwoliło wszystkim uwzględnionym w nich ciałom przyciągać się grawitacyjnie, zderzać się ze sobą, rozpadać się lub łączyć.
W symulacjach bez wielkich planet gazowych z układów wyrzucane były łącznie małe ilości masy, a uciekały z nich w większości planety i inne ciała o masach nie większych niż kilka mas ziemskiego Księżyca. Jednak w tych z gazowymi olbrzymami ich potężne siły grawitacyjne nadawały także większym ciałom energie pozwalające na opuszczenie układu – w tych przypadkach oddalały się z niego na zawsze także planety do około trzech mas Marsa.
W układach planetarnych z olbrzymami występowały ponadto dwie wyróżnione epoki wyrzucania masy poza układ. Pierwsza z nich występowała w ciągu pierwszych kilku milionów i trwała do pierwszych kilkudziesięciu milionów lat trwania symulacji. Podczas niej układy traciły dosyć młody materiał pierwotny. Druga epoka zaczynała się po około stu milionach lat symulacji i składały się na nią głównie efekty oddziaływań – zderzeń pomiędzy planetami. Wtedy też wyrzucane były większe ciała, które powstawały na skutek tych kolizji.
Podsumowując – możemy spodziewać się znalezienia w Kosmosie osamotnionych planet nieco większych od Marsa. Jeśli jednak gazowe olbrzymy są powszechne w układach planetarnych, znajdziemy takich planet wiele, a jeśli są raczej rzadkością – tylko nieliczne. Prawdopodobne nie znajdziemy jednak wielu nie związanych grawitacyjnie z gwiazdami planet rozmiarów Ziemi. Zaletą przeprowadzonych symulacji jest to, że będzie je można dość szybko zweryfikować na bazie przyszłych, niezbyt odległych w czasie obserwacji.
Choć jak dotychczas symulacje przeprowadzono tylko dla gwiazd podobnych do Słońca, naukowcy nie spodziewają się, by cały proces różnił się znacząco w przypadku innych ich typów. Tym niemniej i takie symulacje są planowane. Celem opisanych tu badań jest również wypracowanie lepszego, wyjaśniającego więcej modelu powstawania planet, układów planetarnych, i naszego własnego Układu Słonecznego.
Czytaj więcej:
Źródło: Astronomy.com
Zdjęcie: wizja artystyczna przedstawiająca burzę komet wokół pobliskiej gwiazdy Eta Corvi.
Źródło: NASA/JPL-Caltech
