Ankstyvojo formavimo stadijose esančios sistemos patiria didžiausią poveikį, nes nestabiliose orbitose yra daugybė embrionų. Ar galėsime apsvarstyti šiuos procesus ir atskleisti Žemės praeitį?
Paskutiniuose planetos formavimosi etapuose jauni planetų embrionai sudužo į kitas protoplanetas, todėl jų paviršiai ir apvalkalai intensyviai tirpsta. Vienas iš tokių susidūrimų tarp būsimos Žemės ir Theijos, kuris ją apėmė, sukūrė Žemės ir Mėnulio sistemą ir paskatino magmos vandenyno atsiradimą: išlydytų silikatų ir lakiųjų medžiagų mišinys, besitęsiantis per visą mantiją. Magmos vandenynai sudaro pagrindą ankstyvajam paviršiui ir atmosferai, kurioje galiausiai susiklostė gyvenimo sąlygos.
- „Salik.biz“
Naujagimio Žemės ir Theia (objekto dydis yra Marsas) susidūrimas, sukėlęs Mėnulio susidarymą.
Deja, geofizikams, bet, laimei, visam gyvenimui, kelių milijardų metų plokštelinė tektonika Žemėje sunaikino aiškius magmos vandenyno požymius, todėl mokslininkai sunkiai supranta, kaip šis karštas ir ištirpęs pasaulis virto gyvenamąja planeta. Tačiau manoma, kad bendrieji uolėtųjų planetų formavimosi principai yra panašūs ir kitų žvaigždžių sistemose, todėl galingiausi smūgiai nėra reti planetose, kurios šiuo metu formuojasi jaunų žvaigždžių orbitose.
Tai leidžia užfiksuoti momentinį vaizdą iš milžiniško smūgio egzoplanetinėse sistemose. Tiesioginis išlydytos protoplanetos aptikimas bus raktas į ankstyvuosius planetų evoliucijos etapus.
Išlydytų pasaulių medžioklė
Jaunos protoplanetos yra labai karštos ir ryškios, nes jų paviršiaus temperatūra gali siekti 3000 ° C. Taigi, galima pamanyti, kad juos lengva pastebėti naktiniame danguje, bet, deja, tai nėra visiškai tiesa. Tiesą sakant, kai išlydyta mantija kietėja, ištirpę lakieji lakūnai, tokie kaip vanduo ir anglies dioksidas, palaipsniui išleidžiami į atmosferą. Nesant stipraus žvaigždžių vėjo ar didelio ultravioletinės spinduliuotės lygio iš žvaigždės, planetos atmosfera sutirštės ir užtemdys paviršių. Tai darydamas jis veiks kaip antklodė, prailgindamas magmos vandenyno aušinimo periodą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Meninis vandenynų magmos vaizduotas egzoplanetos vaizdas.
Nors magmos vandenynų egzistavimą siūlė teoriniai planetų formavimosi modeliai, vis dar nebuvo stebimas kūnų tirpimas dėl susidūrimų tarp protoplanetų. Kadangi tikimasi, kad laikui bėgant tokių poveikių skaičius laipsniškai mažės, jaunos planetų sistemos suteikia geriausias galimybes tokius objektus aptikti.
Tačiau kad šie išlydyti kūnai būtų matomi, jie turi atitikti dvi sąlygas. Pirmiausia būkite ne per arti jų žvaigždės, kitaip teleskopas negalės atskirti išlydytos protoplanetos nuo šviesaus pagrindinio kompiuterio. Antra, pakankamas radiacijos kiekis iš magmos vandenyno turi prasiskverbti į atmosferą.
Išmetamos radiacijos atžvilgiu išlydytos protoplanetos yra patrauklus objektas tiesioginiam vaizdavimui, nes jos yra daug ryškesnės nei senesnės planetos, tokios kaip Žemė. Taigi, jei mes kada nors norime pradėti rinkti tiesiogines Žemę primenančių ekstrasoliarių planetų nuotraukas, tada išlydytos protoplanetos yra gera vieta pradėti!
Kokia tikimybė aptikti pašviesėjimą?
Deja, net ir naudojant pažangiausias vaizdo gavimo priemones, tiesioginis išlydytų planetų aptikimas lieka nepasiekiamas. Tačiau 2020-ieji išvys kolosalių antžeminių teleskopų erą: ESO ypač didelis teleskopas (ELT) Čilėje, Milžinas Magelano teleskopas (GMT) Čilėje ir trisdešimties metrų teleskopas (TMT) Havajuose. Be naujų antžeminių observatorijų, svarstomos būsimų kosminių misijų, skirtų tiesiogiai vaizduoti uolėtas planetas vaizduojamose saulės tipo žvaigždžių zonose, koncepcijos, visų pirma interferometras LIFE (didelis egzoplanetos interferometras), kuris žada precedento neturintį tikslumą apibūdinant ekstrasoliarias planetas.
ESO ypač didelio teleskopo meninis vaizdavimas.
Išlydytos planetos pamatymo tikimybė priklauso nuo dviejų pagrindinių veiksnių: sukaupto milžiniškų smūgių, kuriuos patiria planetų sistemos objektai, skaičiaus ir laiko intervalo, per kurį išlydytas kūnas išlieka pakankamai karštas, kad jį būtų galima aptikti.
Norėdami nustatyti ištirptų protoplanetų stebėjimo tikimybę, pirmiausia turite nustatyti milžiniškų smūgių tikimybę imituodami planetų susidarymą. Kompiuterinis modeliavimas seka orbitos evoliuciją ir planetų embrionų augimą, nes susidūrimų metu jie susilieja į pilnavertes planetas.
Ankstyvojo formavimo stadijose esančios sistemos patiria didžiausią poveikį, nes nestabiliose orbitose yra daugybė embrionų. Žodžiu, aplink orbitą skriejančios raudonosios nykštukės, dažniausios Paukščių Tako žvaigždės, bus smogtos beveik dvigubai daugiau kartų nei tos, kurios yra aplink mūsų Saulės kolegas. Tai labai perspektyvu, atsižvelgiant į magmatinių vandenynų atsiradimo tikimybę, tačiau yra įspėjimas: protoplanetos tokiose sistemose bus išdėstytos arti orbitų ir todėl negali būti atskirtos nuo žvaigždės radiacijos. Be to, susidūrimai bus mažiau energingi, todėl kūnai bus nuobodu. Taigi galimas stebėjimas tampa žvaigždės amžiaus, smūgių skaičiaus ir susidūrimo energijos funkcija.
Atsižvelgdami į magmos vandenyno atsiradimo dažnumą, mokslininkai apskaičiavo magmos vandenynų evoliuciją ir egzistavimo periodą, kad nustatytų paviršiaus temperatūros pokyčius priklausomai nuo planetos dydžio ir jos atmosferos storio, kuris išreiškiamas vadinamuoju spinduliavimu: kuo jis mažesnis, tuo izoliacinė atmosfera yra didesnė.
Meninė jaunos egzoplanetos reprezentacija, nuolat bombarduojama embrionais nestabiliose orbitose.
Didelės protoplanetos su tiršta atmosfera ilgiau palaikys magmos vandenynus, tačiau jos taip pat skleis mažesnę spinduliuotę ir yra labiau tikėtinos žemiau teleskopų jautrumo lygio. Svarbu pažymėti, kad tikėtina egzoprotoplanetų sudėtis gali žymiai skirtis nuo ankstyvųjų Saulės sistemos planetų. Taigi, spinduliavimas priklauso nuo papildomo parametro: įvairių kompozicijų ir egzoplanetinės atmosferos masių.
Natūralu, kad geriausią vietą pradėti ieškoti išlydytų planetų su ELT ar LIFE lemia artumas Saulės sistemai. Perspektyviausi tikslai yra jaunos, šalia esančios ir didžiulės žvaigždžių grupės. Įsivaizduokite, kad mokslininkai jau turi „tinkamą“teleskopą ir privalo pamatyti visas atskiras žvaigždes asociacijoje. Ar bus rasta išlydyta protoplaneta? Nei taip, nei ne. Atsakymas yra statistinė tikimybė, atsižvelgiant į daugybę fizinių parametrų.
Panoraminis „Carina OB1“asociacijos, kurioje yra kelios jaunų žvaigždžių grupės, pavyzdys, kaip „Trumpler 14“spiečius, kuriame gyvena apie 2000 žvaigždžių. Artimiausios mums sistemos, tokios kaip ši, yra pagrindiniai taikiniai protoplanetų susidūrimams aptikti.
Pavyzdžiui, asociacija β Pictoris (Beta Pictoris), esanti už 63 šviesmečių nuo Saulės, apima 31 žvaigždę, kurių vidutinis amžius yra 23 milijonai metų. Tikimybė aptikti bent vieną planetą su magmos vandenynu tarp jų planetų sistemų bus nereikšminga, jei bus naudojamas nejautrus filtras, tačiau ji gali pasiekti 80%, jei stebėsite, kai LIFE bus 5,6 mikrometro arba ELT - 2,2 mikrometro.
Ką reiškia šie skaičiai ir ką daryti toliau?
Lieka nemažai klausimų. Pavyzdžiui, vis dar neaišku, ar planetos gimsta aplink visas žvaigždes, ir kokių planetų reikia tikėtis, atsižvelgiant į žvaigždės klasę.
Ankstesniuose tyrimuose, kuriuose buvo aptariamas galimas ištirpusių planetų stebimumas, kilo klausimas, ar milžiniško smūgio, panašaus į tą, kuris sukūrė Mėnulį, židinys gali būti užfiksuotas Žemės proto sąlygomis. Nepaisant to, pastaraisiais dešimtmečiais atlikta egzoplanetų apklausa parodė, kad daugelis jų savybių (sudėtis, masė, spindulys, orbita ir kitos) nepaprastai skiriasi nuo visko, kas buvo manoma tiriant Saulės sistemą. Todėl mokslininkai tikisi milžiniškų skirtumų tarp jaunų protoplanetų ir jų atmosferos kompozicinių savybių, tai yra, klausimas apie formuojančio žemės paviršiaus prototipo galimą stebėjimą yra įdomus, tačiau nesvarbus dėl nereikšmingos tokių protoplanetų buvimo tikėtinoje Saulės apylinkėse tikimybės.
Tūkstančiai žvaigždžių sistemų, gyvenančių Paukščių Take.
Norint artimiau aptikti išlydytą protoplanetą per ateinančius kelerius metus, reikia išspręsti keletą pagrindinių klausimų: kokie yra tipiniai uolėtų planetų atmosferos pokyčiai, kaip lakieji lakūnai pasiskirsto tarp mantijos ir atmosferos?
Stebėjimo kampanijos leis mokslininkams geriau suprasti atmosferos savybes ir sudėtį. Be to, reikės geriau apriboti perspektyviausių asociacijų atskirų žvaigždžių narių savybes: β Pictoris, Columba, TW Hydrae ir Tucana-Horologium. Tam reikia bendrų teoretikų ir apžvalgininkų, astronomų, geofizikų ir geochemikų pastangų.
Galų gale, kažkada ne per tolimoje ateityje mes galime pamatyti žvilgančio jauno pasaulio žvilgsnį, kuris gali būti ne visai tas, kuris skiriasi nuo mūsų pačių namų visatoje.
Arina Vasilieva