Resim kredisi: NWU
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Northwestern Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, uzak bir yıldızın etrafında dolaşan üç gezegenin tuhaf yörüngeleri, ancak görünmeyen bir dördüncü gezegen onları yuvarlayıp dairesel yörüngelerinden çaldıysa açıklanabilir.
Sonuç, yıldız Upsilon Andromedae etrafındaki gezegen hareketlerinin 13 yıllık gözlemlerinden elde edilen bilgisayar tahminlerine dayanmaktadır. Bugüne kadar keşfedilen ekstrasolar gezegenlerin çoğunun dairesel olmayan ve genellikle yüksek derecede eliptik yörüngelerinin, birbirlerinden saçılan gezegenlerin sonucu olabileceğini düşündürmektedir. Böyle bir senaryoda, sinir bozucu gezegen tamamen sistemden vurulabilir veya iç gezegenleri eksantrik yörüngelerle bırakarak uzak bir yörüngeye atılabilir.
UC Berkeley'deki Miller doktora sonrası arkadaşı Eric Ford, “Bu muhtemelen en iyi gözlemlere ve en sıkı kısıtlamalara sahip iki veya üç ekstrasolar sistemden biridir ve benzersiz bir hikaye anlatıyor” dedi. “Açıklamamız, dış gezegenin orijinal yörüngesinin dairesel olduğu, ancak yörüngesini kalıcı olarak son derece eksantrik olarak değiştiren ani bir vuruş yaptı. Bu vuruşu sağlamak için, şimdi görmediğimiz ek bir gezegen olduğunu varsaydık. Artık bu sistemin nasıl çalıştığını anladığımıza inanıyoruz. ”
Böyle bir gezegen tarihinin başlarında güneş sistemimizden karo olsaydı, araştırmacılar, iç gezegenlerin artık çok güzel dairesel yörüngelere sahip olamayabileceğini ve yaşamın kökenleri hakkındaki mevcut varsayımlara dayanarak, Dünya'nın iklimi çok fazla dalgalanabileceğini belirtti. hayatın doğması için.
Ford, “Güneş sistemimizdeki gezegenler milyarlarca yıl boyunca sabit kalırken, Upsilon Andromedae etrafında dönen gezegenler için durum böyle değildi,” dedi. “Bu gezegenler Jüpiter ve Satürn'e benzer şekilde oluşmuş olsa da, mevcut yörüngeleri kaotik ve şiddetli etkileşimlerin geç bir aşamasıyla şekillendirildi.”
Ford'un meslektaşı Northwestern'de fizik ve astronomi doçenti olan Frederic A. Rasio'ya göre, “Sonuçlarımız, genellikle 'gezegen-gezegen saçılması' adı verilen basit bir mekanizmanın - ikisi arasındaki ani çekimsel çekimden dolayı bir tür sapan etkisi olduğunu gösteriyor. gezegenler birbirlerine çok yaklaştıklarında - Upsilon Andromedae sisteminde gözlemlenen yüksek eksantrik yörüngelerden sorumlu olmalıdır. Gezegen gezegeni saçılımının, sadece bu değil, güçlü kararsızlıklardan kaynaklanan ekstrasolar gezegen sistemlerinde sık sık meydana geldiğine inanıyoruz. Bu nedenle, diğer yıldızların etrafındaki gezegen sistemleri yaygın olsa da, güneş sistemimiz gibi, muhtemelen çok uzun zaman ölçeklerinde sabit kalması gereken hayatı destekleyebilecek türden sistemler çok yaygın olmayabilir. ”
Bilgisayar simülasyonları Nature dergisinin 14 Nisan sayısında Northwestern'de fizik dalında lisans öğrencisi olan Ford, Rasio ve Verene Lystad tarafından yayınlandı. Ford, Princeton Üniversitesi'nde yüksek lisans eğitimi almadan ve 2004'te UC Berkeley'e varmadan önce Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde Rasio’nun bir öğrencisiydi.
Upsilon Andromedae etrafındaki gezegen sistemi, kendi güneş sistemimizin dışında şimdiye kadar keşfedilen gezegenlerle 160-bazı sistemlerde en çok çalışılanlardan biridir. Yıldızın yörüngesine sadece birkaç gün olacak kadar sıcak bir Jüpiter olan iç gezegen, 1996'da UC Berkeley’in Geoff Marcy ve gezegen av ekibi tarafından keşfedildi. Birbirlerini güçlü bir şekilde sarsan uzun yörüngeleri olan iki dış gezegen 1999'da keşfedildi. Upsilon Andromedae çevresindeki bu üç büyük, Jüpiter benzeri gezegen, Doppler spektroskopisi tarafından keşfedilen ilk ekstrasolar çok gezegenli sistemi oluşturdu.
Upsilon Andromedae çevresindeki gezegensel yörüngelerin olağandışı doğası nedeniyle, Marcy ve ekibi bunu yaklaşık 500 gözlem yaparak, bulunan diğer ekstrasolar gezegenlerin çoğundan 10 kat daha fazla gözlemledi. Bu gözlemler, yörüngedeki gezegenlerin neden olduğu yıldızın hareketindeki yalpalamalar, gezegenlerin yıldız etrafındaki hareketlerinin çok net bir şekilde çizilmesine izin verir.
Ford, “Gözlemler o kadar kesindir ki, on binlerce yıl boyunca neler olacağını izleyebilir ve tahmin edebiliriz” dedi.
Bugün, en içteki gezegen yıldıza yaklaşırken, iki dış gezegen yumurta şeklindeki yörüngelerde yörüngede dönüyor. Bununla birlikte, geçmiş ve gelecekteki yörünge değişikliklerinin bilgisayar simülasyonları, dış gezegenlerin, her 7.000 yılda bir, orta gezegenin yörüngesini bir daireye getiren tekrarlayan bir dansla meşgul olduğunu gösterdi.
Ford, “Çok dairesel bir yörüngeye dönme özelliği oldukça dikkat çekici ve genellikle gerçekleşmiyor” dedi. “Doğal açıklama, bir zamanlar her ikisi de dairesel yörüngelerde olduğu ve birinin eksantrik olmasına neden olan büyük bir vuruş aldıklarıdır. Ardından, sonraki evrim diğer gezegenin dış merkezliliğini artırmasına neden oldu, ancak enerjinin ve açısal momentumun korunmasından dolayı, periyodik olarak neredeyse dairesel bir yörüngeye geri dönüyor. ”
Daha önce, gökbilimciler Upsilon Andromedae'nin gezegen sisteminin oluşumu için iki olası senaryo önermişlerdi, ancak gözlemsel veriler henüz iki modeli ayırt etmek için yeterli değildi. Başka bir gökbilimci, Arizona Üniversitesi'nden Renu Malhotra, daha önce gezegen gezegeni saçılmasının Upsilon Andromedae'deki eksantriklikleri heyecanlandırmış olabileceğini öne sürmüştü. Ancak alternatif bir açıklama, gezegenler ve yıldızı çevreleyen bir gaz diski arasındaki etkileşimlerin de böyle eksantrik yörüngeler üretebileceğini iddia etti. Ford ve meslektaşları, ek gözlem verilerini yeni bilgisayar modelleriyle birleştirerek, bir gaz diskiyle etkileşimin gözlemlenen yörüngeleri üretmeyeceğini, ancak başka bir gezegenle etkileşimin doğal olarak bunları üreteceğini gösterebildiler.
“Bu teoriler arasındaki temel ayırt edici özellik, bir dış diskle etkileşimlerin yörüngelerin çok yavaş değişmesine neden olacağı ve geçen bir gezegenle güçlü bir etkileşimin yörüngelerin 7.000 yıllık zaman ölçeğine kıyasla çok hızlı değişmesine neden olacağıydı. evrimleşmek için yörüngeler, ”dedi Ford. “İki hipotez sistemin evrimi için farklı tahminlerde bulunduğundan, sistemin tarihini mevcut gezegensel yörüngelere dayanarak kısıtlayabiliriz.”
Ford, gezegenlerin bir gaz ve toz diskinde oluşurken, gezegenlerdeki sürüklenmenin yörüngelerini dairesel tutacağını söyledi. Bununla birlikte, toz ve gaz dağıldıktan sonra, sadece geçen bir gezegenle etkileşim, bugün gözlemlenen iki dış gezegenin belirli yörüngelerini yaratabilirdi. Belki de, rahatsız edici gezegenin, merkez yıldızdan uzak diğer gezegenlerle etkileşimleriyle iç gezegenlere vurulduğunu kaydetti.
Bununla birlikte, sonuçta ortaya çıkan kaotik etkileşimler, üçüncü gezegen için çok eksantrik bir yörünge oluşturacaktı ve bu da ikinci gezegenin yörüngesini yavaş yavaş bozdu. Dış gezegen sisteme hükmettiği için, zaman içinde orta gezegenin yörüngesini yavaşça eksantrik bir yörüngeye deforme edecek kadar bozuldu, bu da bugün görülen şeydir, ancak her 7,000 yılda bir, orta gezegen yavaş yavaş bir döngüye geri döner yörünge.
Rasio, “Sistemi bu kadar tuhaf yapan şey,” dedi. “Normalde, iki eliptik yörünge arasındaki yerçekimi bağlantısı hiçbir zaman neredeyse mükemmel bir daireye geri dönmeyecektir. Bir daire çok özel. ”
Rasio ile çalışmaya başlayan Lystad, “Başlangıçta araştırmamızın temel amacı, esas olarak dış iki gezegenin güneş sistemindeki gezegenlerle aynı düzlemde olup olmadığını belirlemek için Upsilon Andromedae gezegen sistemini simüle etmekti. ikinci sınıf tezinin bir parçası olarak bilgisayar entegrasyonlarının çoğunu yaptı. “Simülasyonlarımızın birçoğu için, orta gezegenin yörüngesinin periyodik olarak çok neredeyse dairesel hale gelmesi nedeniyle gezegenlerin aynı düzlemde olup olmadığını söylemek zor oldu. Bu garip davranışın tüm simülasyonlarımızda mevcut olduğunu fark ettikten sonra, onu gezegen gezegeni saçılımına uğramış bir sistemin bir işareti olarak tanıdık. Herkesin daha önce bulduklarından çok daha ilginç bir şey olduğunu fark ettik. ”
Upsilon Andromedae ve diğer ekstrasolar gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi sırasında neler olduğunu anlamak, kendi güneş sistemimiz için büyük anlamlara sahiptir.
Ford, “Bilinen ekstrasolar gezegenlerin çoğunun yüksek eksantrik yörüngelere sahip olduğunu fark ettikten sonra (Upsilon Andromedae'deki gezegenler gibi), güneş sistemimiz hakkında özel bir şey olup olmadığını merak etmeye başlıyorsunuz” dedi. “Şiddetli gezegen gezegeni saçılması o kadar yaygın olabilir ki, birkaç gezegen sistemi sakin ve yaşanabilir kalır mı? Neyse ki, UC Berkeley'de bir astronomi profesörü olan Geoff Marcy liderliğindeki gökbilimciler, nihayetinde bu heyecan verici soruyu cevaplayacak gözlemleri titizlikle yapıyorlar. ”
Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı ve UC Berkeley’in Miller Temel Araştırma Enstitüsü tarafından desteklendi.
Orijinal Kaynak: Berkeley Haber Bülteni
