Jäätynyt supermaana Barnardin tähden kiertoradalla: mikä piilee "naapurimme"?

Joka ilta tähtien, tähtitieteilijöiden lajittelulähestyy selvittääksemme kuinka täydellinen maailmankaikkeus on - tai ainakin galaksiamme. Neljänneksen vuosisadan kuluttua siitä, kun ensimmäiset eksoplaneetit löydettiin muiden tähteiden kiertoradasta, tilastot osoittivat, että keskimäärin jokaisella Linnunradan tähtillä tulisi olla ainakin yksi planeetta sivussa. Jos seuraat tarpeeksi tarkkaan pitkään kunkin galaksin yksittäisen tähden läheisyydessä, ennemmin tai myöhemmin löydät melkein varmasti jotain.

Jotkut avaruudessa olevat esineet näyttävät olevan hyvin lähellä, vaikka ne ovatkin hyvin kaukana.

Mutta jopa tungosta maailmankaikkeus voi ollayksinäinen paikka. Maapallomme rikas Linnuteemme voi olla täysin eloton. Kaikista galaksin tunnetuista maailmoista vain kourallinen planeettoja muistuttaa maapallon kokoa ja sijaintia kiertoradalla - eli ne ovat ehdollisesti elinkelpoisessa ”Goldilocks-vyöhykkeessä”. Tällaisen maailman ei pitäisi olla liian iso, ei liian pieni, ei liian kuuma ja liian kylmä ylläpitää nestemäisen veden tilaa ja elämää pinnallaan. Sen sijaan suurin osa Linnunradan planeetoista ei vastaa mitään elinvoimaisuuden käsityksiä: nämä ovat "supermaapaloja", jotka ovat suurempia kuin planeettamme, mutta pienempiä kuin Neptunus. Ei ole supermaapaloja, jotka kiertäisivät aurinkoomme ympärillä ja joita voitaisiin tutkia suoraan, joten on erittäin vaikea selvittää, kuinka ne käyttäytyvät muiden tähtijen ympärillä. Joka tapauksessa elämäsoveltuvuuden ajaminen kapeaan kehykseen, ottaen huomioon kuinka vähän tiedämme, vaikuttaa erittäin naiivilta.

Sisältö

• 1 Goldilocks-vyöhyke
• 2 Jäädytetty SuperEarth
• 3 Avaruushistoria
• 4 Kuinka ampua avaruusobjekteja?

Goldilocks-vyöhyke

Yritetään selviytyä näistä astrobiologisistaArvoituksissa tutkijat haaveilevat uuden sukupolven teleskoopeista ja avaruusaluksista löytääkseen ja tutkiakseen merkkejä elämästä ja mahdollisesta elämästä aurinkokunnan ulkopuolella.

Mutta todisteet kumoavat yksinäisen, muttatungosta maailmankaikkeus, kenties käsivarren mittaan, puhuen tähteiden kieltä. Vuonna 2016 tutkimukset osoittivat, että maapallon kokoinen planeetta on hyvin lähellä, kohtalaisella kiertoradalla lähellä Alpha Centauri -perheen pienintä jäsentä, kolmen tähden järjestelmää, joka on 4,4 valovuoden päässä aurinkoomme. Lisäksi toinen tylsiä etsintää lähimmälle naapurille aurinkokuntamme, Barnardin tähtiä, joka on noin kuusi valovuotta meistä, paljasti sopivan planeetan myös siellä. Tämä on iso, kylmä supermaa, jota kutsutaan Barnard's Star b.

Sinut kiinnostaa: Mikä on avaruustutkimus vuonna 2069?

Yli 60 tähtitieteilijästä koostuva kansainvälinen joukkue,Tarkkaillessamme observatorioita ympäri maailmaa, yksityiskohtaisesti tarkastelin planeetan löytöä Nature-lehden 14. marraskuuta ilmestyneessä numerossa (mainitsimme lyhyesti tämän löytön). Kaikki tämä avaa oven tulevaisuuden tutkimukselle - ja vertailuille - kahdesta tällaisesta tutusta ja samaan aikaan vieraalle planeetasta, jotka ovat aurinkokunnan vieressä.

Jäädytetty supermaa

”Jos asut kaupungissa, jossa on miljoona ihmistä, sinäsinun ei tarvitse tavata kumpaakin heistä - mutta haluat ehkä tavata lähimmät naapurit ", sanoo tutkimuksen pääkirjailija, Ignacy Ribas, tähtitieteilijä Katalonian avaruustutkimuslaitoksesta Espanjassa. ”Tätä juuri teemme meitä ympäröivien tähtiä koskevien planeettajärjestelmien kanssa. Muutoin emme pystyneet vastaamaan isoihin kysymyksiin. Kuinka aurinkokunta ja maapallomme sopivat muuhun galaksiin? Onko muita asuttuja tai asumattomia planeettoja? Barnard's Star ei vielä anna meille vastauksia näihin kysymyksiin, mutta kertoo meille osan tarinasta, jonka haluaisimme tietää. "

Sijaitsee tähti Ophiuchus-tähdistössäPiikki on niin himmeä näkyvässä valossa, että sitä ei voida nähdä paljain silmin. Hän on kuitenkin ollut tähtitieteilijöiden suosikki vuodesta 1916, kun mittaukset osoittivat, että hänen näennäinen liikkuminen taivaalla oli suurempi kuin minkä tahansa muun tähteen nähden suhteessa aurinkoomme - sen seurauksena hän oli erittäin lähellä avaruudessa. Tähden läheisyys meille on vain väliaikaista - kymmenien tuhansien vuosien aikana sen lentorata johtaa sen pois tähtijärjestelmästä, joka on lähinnä aurinkokuntamme.

Ribasin ja hänen kollegoidensa mukaan ehdokasplaneettaainakin kolme kertaa raskaampi kuin meidän ja pyörii 233 päivän kiertoradalla tähtensä ympäri. Järjestelmässämme se olisi Venuksen kiertoradalla, mutta Barnardin tähti on suhteellisen pieni ja himmeä, punainen kääpiötähti. Tämä tarkoittaa, että hänen seuralaisensa on lähellä ”lumilinjaa”, rajaa, jonka ulkopuolella vesi melkein varmasti on jäätyneen muodossa. Tämän tähden lähellä tähtiä uskotaan olevan täynnä planeettoja, mutta tämä on nähtävä vielä varmasti.

Barnard-tähti b: n pitäisi saada 2% siitäTähtivalo, jonka Maa saa auringolta, riittää pinnan lämpötilaan -150 celsiusastetta. Todennäköisesti, Ribasin mukaan, planeetta on kiinteä ja peitetty paksulla jääkerroksella, sen pinta muistuttaa Jupiterin ja Saturnuksen jäätyneiden kuutien pintaa. Elämännäkymät tällaisessa maailmassa ovat hyvin kaukana - ellei tietenkään ole merenpinnan alla olevaa merta, jota nestemäisessä tilassa tukee sisäinen lämpö. Tällöin suoliston on pysyttävä lämpimänä hyvin pitkään - planeetan ikä tulee olla jossain välillä kuudesta yksitoista miljardiin vuoteen. Vertailun vuoksi, Maa on neljä ja puoli miljardia vuotta vanha.

Muuten, näin planeettamme näyttää verrattuna muihin esineisiin.

Vaihtoehtoisesti planeetta voi ollapeitetty paksulla eristepeitteellä jäljellä olevaa vetyä syntymän jälkeen pyörivässä kaasun ja pölyn kiekossa tähden ympärillä. Vaikka vety pienemmissä ja kuumemmissa maailmoissa on hajotettava avaruuteen, kylmän kiertoradan supermaapallot voivat pitää sitä riittävän kauan, jotta kaasu laukaisee massiivisen kasvihuoneilmiön, joka lämmittää planeettaa. Jos tämä mekanismi käynnistetään Barnard's Star b: llä tai muilla kylmillä supermaapallolla, "unelmastamme, että jokaisella tähdellä voi olla asuttu planeetta, voi tulla totta", sanoo MIT: n planeettametsästäjä Sarah Seager, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Ribas. "Jossain voi olla täysin hulluja maailmoja."

Olet kiinnostunut: SpaceX käynnisti toisen 60 Starlink-mini-satelliitin

Avaruushistoria

Jotkut maailmat ovat valitettavasti liian hyviä ollakseentotuus. Vuonna 1963 hollantilainen tähtitieteilijä Peter van de Camp “löysi” planeetat lähellä Barnard-tähtää - yhdistämällä väitetyt tähtivaihteessa tapahtuvat muutokset taivaan tasossa näkymättömien planeettojen gravitaatiovaikutukseen. Mutta 1970-luvulle mennessä todisteet van de Campin planeettojen olemassaolosta hävisivät, niiden katsottiin johtuvan havainnoissa tehdyistä virheistä ja puutteista. Lisäksi van de Campan usko hänen vakaumukseensa oli horjumaton; hän jatkoi uskoaan planeettojen olemassaoloon koko elämänsä ajan.

Tämä varovainen tarina kummittelee janykyaikaiset planeetan metsästäjät. Huolimatta siitä, että Barnard-tähden lähellä olevan maailman nykyaikaiset vahvistukset ovat paljon varmempia kuin tuolloin, tutkijat eivät kiirehti antamaan lausuntoja.

Jotkut asiantuntijat eivät vieläkään ole varmojaplaneetan löytäminen. "Koska planeettoja on kaikkialla, heidän pitäisi mielestäni olla lähellä Barnard-tähtää", sanoo Debra Fisher, tähtitieteilijä ja tunnettu planeettametsästäjä Yalen yliopistossa. ”Ehkä jopa sellainen, jolla on useita maapallomassoja ja 233 päivän kiertoaika. Mutta tämä analyysi ei mielestäni tarjoa riittävän vahvaa luottamusta. ”

Päinvastoin, Xavier Damaskos, astrofysiikka GenevestäSveitsin observatorio, joka ei liity myös Ribasin tutkimukseen, löytää todisteita siitä, että Barnard Star b on melko vakuuttava. ”Tämän planeetan olemassaolon todennäköisyyden kannalta mielestäni ei voi olla epäilystäkään. Hänen signaalinsa on erittäin selkeä. "

Barnard Star -tapaus b edustaauskomaton saavutus tietojen keräämisessä ja analysoinnissa, jotka on kerätty satojen mittausten aikana seitsemällä maailmanluokan instrumentilla suurilla maapallon kaukoputkilla yli 20 vuoden ajan. Jokainen mittaus seuraa Barnard-tähden säteittäistä kiihtyvyyttä - sen liikettä kohti maata tai poispäin maasta, joka voi vaihdella, jos läheiselle planeetalle kohdistuu gravitaatiovaikutus tähtiin. Barnard Star b: lle osoitettu signaali on hiukan yli metrin sekunnissa tapahtuva heilahtelu - melkein jalankulkijan nopeuden vaikutus, joka voidaan helposti erehtyä tähtien toimintaan tai instrumenttivirheeseen. Se on sen vakaa ilmeneminen yli kahdenkymmenen vuoden ajan, kuten useista lähteistä saatu tieto osoittaa, että signaalin ei aiheuta instrumentaalimelu, vaan jotain muuta.

Barnardin tähdellä voi olla reuna,huolimatta planeetan metsästysjutusta. Tämä on yksi rauhallisimmista tähdistä, mikä tekee siitä kätevän säteittäisen kiihtyvyyden laskemiseen. Ribas ja hänen kollegansa vaativat myös, että he ovat tehneet johtopäätöksiä ja oppineet aiemmista lausunnoistaan ​​fantomimaailmista. Intensiiviset havainnot sulkivat pois tähtien ja muiden ilmeisten lähteiden vaikutukset, jotka voidaan erehtyä planeetalle, ja suorittivat myös miljoonan simulaation päätelläkseen, että mahdollisuus, että signaali tulee tähtitehosteista, on vähemmän kuin 1%. "Olen 99% varma siitä, että on olemassa planeetta", Ribas sanoo. ”Mutta tarina Peter van de Campin kanssa ei mene päästäni. Jos joku esittää voimakkaita argumentteja löytöttämme vastaan, minä taannoin! En haluaisi tulla 2000-luvun van de Camp'iksi. ”

Kuinka ampua avaruusobjekteja?

Tavalla tai toisella, varmuus tästäkiistanalainen planeettaehdokas on muodostumassa. Jo joukkueen työ on jo sulkenut pois maapallon kokoiset planeetat, joiden kiertoradat ovat enintään 40 vuorokautta Barnard-tähden ympärillä, ja havaitsevat samalla myös heilumisen, kunnes vahvistetut vihjeet toisesta planeetasta piiloutuvat. (Van de Campin valitettavasti tällainen planeetta ei silti ole johdonmukainen hänen aiempien lausuntojensa kanssa).

Sinut kiinnostaa: keinotekoinen painovoima ei ole enää fiktio

Ja vaikka tämä on epätodennäköistä, planeetta voion sattumaa päästä tarkkaan linjaan maapallon näkökulman kanssa, niin että "kulkiessaan" se pystyy heittämään havaittavan planeettavarjon teleskoopeillemme. Mutta suurin osa planeetoista ei läpäise niin, että ne ovat näkyvissä maan päältä, osittain siksi, että ne sijaitsevat leveillä kiertoradalla tähtensä ääressä, kuten Barnardin tähti b.

Maapallon suhteellisen suuri erottelu kuitenkin tapahtuuja tähdet tarjoavat toisen uteliaan vaihtoehdon: mahdollisuuden ottaa siitä kuva toteuttamalla ”suora visualisointi”. Kuva Barnard's Star b: stä voisi paljastaa monia epätavallisia asioita, planeetan todellista luonnetta - olisiko se jäätynyt supermaapallo, vedyn kasvihuonemaailma vai jotain muuta, josta teoreetikot eivät edes tiedä. Tällaisen kuvan avulla tähtitieteilijät voisivat ottaa vielä yhden askeleen lähemmäksi yksinäisyyden mysteerin ratkaisemista tungosta universumissamme.

2020-luvulla uusi sukupolvi ilmestyy näyttämölleerittäin suuret maanpäälliset kaukoputket. Jokainen niistä varustetaan peilillä kerättävän tähtivalon, jonka halkaisija on vähintään 30 metriä, avulla erottamaan planeetan heikot fotoniset päästöt. Vain täällä ensimmäiset observatoriat viritetään termiselle visualisoinnille - ja se ei ole kovin sopiva jäämaailmien löytämiseen. Paljon lupaavampaa on WFIRST-avaruus observatorio, jonka on tarkoitus käynnistyä James Webbin kaukoputken jälkeen.

Ellei tietysti julkaisu tapahtuu. Jos Barnard Star b on olemassa, sen paljastaminen WFIRST: llä voi olla hyvin totta.

Mutta jos se todella on olemassa, mitä se tulee olemaan? Kerro meidän keskustele viestissä.