Moodustamise varases staadiumis olevad süsteemid kogevad kõige rohkem lööke, kuna ebastabiilsetel orbiitidel on tohutu arv embrüoid. Kas me suudame neid protsesse kaaluda ja Maa minevikku paljastada?
Planeedi moodustumise viimastes etappides satuvad noored planeetide embrüod teistesse protoplaneetidesse, põhjustades nende pindade ja vahevöö intensiivset sulamist. Üks selline tulevase Maa ja seda tabanud Theia vaheline kokkupõrge lõi Maa-Kuu süsteemi ja viis magma-ookeani tekkimiseni: sula silikaatide ja lenduvate ainete segu, mis ulatub kogu vahevöösse. Magma ookeanid panid aluse varajasele pinnale ja atmosfäärile, kus elutingimused lõpuks arenesid.
Kuu moodustumise põhjustas vastsündinud Maa ja Theia (Marsi suuruse objekti) kokkupõrge.
Kahjuks geofüüsikute jaoks, kuid õnneks kogu eluks, on mitu miljardit aastat kestnud plaaditektoonika Maal hävitanud magma ookeani selged märgid ja nii ei saa teadlased vaevalt aru, kuidas see kuum ja sula maailm muutus elamiskõlblikuks planeediks. Arvatakse siiski, et kiviste planeetide moodustumise üldpõhimõtted on teiste tähtede süsteemides sarnased ja seetõttu pole just noorte tähtede orbiitidel praegu moodustuvatel planeetidel kõige võimsamad löögid haruldased.
See võimaldab jäädvustada eksoplanetaarstes süsteemides tekkivate hiiglaslike mõjude järelpilti. Sulanud protoplaneedi otsene tuvastamine on planeetide evolutsiooni algfaasis võti.
Sulatatud maailmade jaht
Noored protoplaneedid on väga kuumad ja eredad, kuna nende pinnatemperatuur võib ulatuda 3000 ° C-ni. Seega võiks arvata, et neid on öises taevas hõlpsasti märgata, kuid kahjuks pole see täiesti tõsi. Tegelikult, kui sulavaip tahkub, eralduvad atmosfääri järk-järgult lahustunud lenduvad ühendid nagu vesi ja süsinikdioksiid. Tugeva tähetuule või tähe kõrge ultraviolettkiirguse puudumisel pakseneb planeedi atmosfäär, varjates sellega pinda. Seejuures toimib see nagu tekk, pikendades magma ookeani jahutusperioodi.
Reklaamvideo:
Magma ookeanides kaetud eksoplaneedi kunstiline kujutis.
Ehkki magma ookeanide olemasolu on kavandatud planeetide moodustumise teoreetiliste mudelite abil, pole protoplaneetide vahelise kokkupõrke tagajärjel kehade globaalset sulamist veel täheldatud. Kuna eeldatakse, et selliste mõjude arv aja jooksul järk-järgult väheneb, pakuvad noored planeedisüsteemid selliste objektide avastamiseks parimaid võimalusi.
Kuid et need sulatatud kehad oleksid nähtavad, peavad nad vastama kahele tingimusele. Esiteks - ärge asuge nende tähe läheduses liiga lähedal, vastasel juhul ei suuda teleskoop sula protoplaneeti eraldada eredast peremehest. Teiseks peab atmosfääri tungima piisav kogus magma ookeanist eralduvat kiirgust.
Kiirguse kiirguse osas on sula protoplaneedid atraktiivseks sihtmärgiks otsese kuvamise jaoks, kuna need on palju heledamad kui vanemad planeedid nagu Maa. Niisiis, kui tahame kunagi hakata koguma koheseid fotosid Maa-sarnaste ekstrasolaarsete planeetide kohta, siis on sula protoplaneedid hea koht alustamiseks!
Millised on järelhõõgumise tuvastamise võimalused?
Kahjuks jääb isegi kõige arenenumate pilditöötlusvahendite abil sulatatud planeetide otsene tuvastamine käeulatusse. Kuid 2020. aastatel saabub kolossaalsete maapealsete teleskoopide ajastu: ESO Tšiilis on äärmiselt suur teleskoop (ELT), Tšiilis hiiglasliku magelaani teleskoop (GMT) ja Hawaiil kolmekümnemeetrine teleskoop (TMT). Lisaks uutele maapealsetele observatooriumidele kaalutakse tulevasi kosmoseülesandeid kiviktaimlate otseseks pildistamiseks päikesetaoliste tähtede asustatavates tsoonides, eriti interferomeetril LIFE (Exoplanetti suur interferomeeter), mis tõotab ekstrasolaarsete planeetide iseloomustamisel enneolematut täpsust.
ESO äärmiselt suure teleskoobi kunstiline kujundus.
Sulaga planeedi nägemise tõenäosus sõltub kahest peamisest tegurist: planeedisüsteemi objektide poolt kogetud hiiglaslike löökide kumulatiivsest arvust ja ajavahemikust, mille jooksul sula keha jääb tuvastamiseks piisavalt kuumaks.
Sulanud protoplaneetide vaatlemise tõenäosuse määramiseks peate esmalt planeetide moodustumise simuleerimise abil kindlaks määrama hiiglaslike löökide tõenäosuse. Arvutisimulatsioonid jälgivad orbiidi arengut ja planeetide embrüote kasvu, kuna need sulanduvad kokkupõrgete ajal täieõiguslikeks planeetideks.
Moodustamise varases staadiumis olevad süsteemid kogevad kõige rohkem lööke, kuna ebastabiilsetel orbiitidel on tohutu arv embrüoid. Pidades silmas, et neid ümber tiirlevate punaste kääbuste, Linnutee kõige tavalisemate tähtede, tabatakse peaaegu kaks korda rohkem kordi kui meie Päikese kolleegide ümber. See on magmaatiliste ookeanide esinemise tõenäosuse osas väga paljutõotav, kuid sellega on seotud hoiatus: selliste süsteemide protoplaneedid asuvad lähedastel orbiitidel ja seetõttu ei saa neid tähe kiirgusest eraldada. Lisaks on kokkupõrked vähem energilised ja seetõttu on kehad tuimad. Seega muutub potentsiaalne jälgitavus tähe vanuse, löökide arvu ja põrkeenergia funktsiooniks.
Arvestades magma ookeanide esinemissagedust, arvutasid teadlased magma ookeanide evolutsiooni ja eksistentsi perioodi, et teha kindlaks pinnatemperatuuri muutused sõltuvalt planeedi suurusest ja selle atmosfääri paksusest, mis väljendub nn emissioonis: mida madalam see on, seda isoleerivam on atmosfäär.
Noore eksoplaneedi kunstiline kujutis, mida pommitatakse pidevalt ebastabiilsetel orbiitidel embrüotega.
Suured, paksu atmosfääriga protoplaneedid toetavad magma ookeane kauem, kuid nende kiirgus on samuti madalam ja jäävad tõenäoliselt alla teleskoopide tundlikkuse taseme. Oluline on märkida, et eksoprotoplaneetide tõenäoline koostis võib Päikesesüsteemi varajastest planeetidest oluliselt erineda. Seega sõltub kiirgusvõime täiendavast parameetrist: mitmesugustest kompositsioonidest ja eksoplanetaarse atmosfääri massidest.
Loomulikult on parim koht ELT või LIFE abil sulatatud planeetide otsimiseks lähedusest Päikesesüsteemile. Kõige paljutõotavamad sihtmärgid on noored, läheduses olevad ja massiivsed tähegrupid. Kujutage ette, et teadlastel on juba "sobiv" teleskoop ja nad peavad vaatama kõiki üksi olevaid tähti. Kas leitakse sula protoplaneet? Ei jah ega ei. Vastus on statistiline tõenäosus, sõltuvalt paljudest füüsilistest parameetritest.
Panoraamvõte Carina OB1 ühendusest, mis sisaldab mitut noorte tähtede rühma, näiteks Trumpleri 14 klaster, kus elab umbes 2000 tähte. Protoplaneetide kokkupõrke tuvastamiseks on peamised sihtpunktid meile kõige lähedasemad süsteemid.
Näiteks ühendusse β Pictoris (Beta Pictoris), mis asub Päikesest 63 valgusaasta kaugusel, on 31 tähte, keskmise vanusega 23 miljonit aastat. Tundmatu filtri kasutamisel on tõenäosus avastada vähemalt üks magma ookeaniga planeet nende planeedisüsteemide hulgast, kuid see võib tõusta 80% -ni vaatluste korral, kui LIFE on 5,6 mikromeetrit või ELT 2,2 mikromeetrit.
Mida need numbrid tähendavad ja mida edasi teha?
Paljud küsimused jäävad alles. Näiteks on endiselt ebaselge, kas planeedid sünnivad kõigi tähtede ümber ja millist tüüpi planeete tuleks sõltuvalt tähe klassist oodata.
Varasemad uuringud, mis arutasid sulanud planeetide võimalikku jälgitavust, mõtisklesid selle üle, kas Kuu tekitamisega sarnase hiiglasliku löögi järeltulekut saab Maa proto-oludes registreerida. Sellegipoolest on eksoplaneetide uuring viimastel aastakümnetel näidanud, et paljud nende omadused (koostis, mass, raadius, orbiit ja muud) erinevad metsikult sellest, mis päikesesüsteemi uurimise tulemusel eeldati. Seetõttu ootavad teadlased noorte protoplaneetide ja nende atmosfääri koostise omaduste vahel tohutuid erinevusi, see tähendab, et moodustava proto-Maa potentsiaalse jälgitavuse küsimus on küll huvitav, kuid pole oluline, kuna selliste protoplaneetide olemasolu Päikese prognoositavas läheduses on väheoluline.
Tuhanded Linnuteel elavad tähesüsteemid.
Lähema paari aasta jooksul sulatatud protoplaneedi avastamiseks on vaja lahendada mitu põhiküsimust: millised on tüüpilised kiviste planeetide atmosfääri variatsioonid, kuidas lenduvad osakesed vahevöö ja atmosfääri vahel jaotuvad?
Vaatluskampaaniad võimaldavad teadlastel paremini mõista atmosfääri omadusi ja koostise jaotust. Lisaks on vaja paremini piirata kõige lootustandvamate assotsiatsioonide üksikute liikmetähtede omadusi: β Pictoris, Columba, TW Hydrae ja Tucana-Horologium. See nõuab teoreetikute ja vaatlejate, astronoomide, geofüüsikute ja geokeemikute ühiseid pingutusi.
Lõpuks võime millalgi mitte liiga kauges tulevikus näha pilguheit hõõguvale noorele maailmale, mis ei pruugi sugugi erineda meie kodust universumis.
Arina Vasilieva
