Prawie wszystkie odkryte do tej pory planety pozasłoneczne były ogromne, wielkości Jowisza i więcej. Pytanie brzmi: czy mniejsze planety wielkości Ziemi mogłyby przetrwać w tych samych systemach gwiezdnych? Naukowcy stworzyli symulację, w której małe planety zostały umieszczone w tym samym systemie co większe planety, aby sprawdzić, czy mogą zgromadzić wystarczającą ilość materiału, aby stać się tak duży jak Ziemia. Odkryli, że jeden pobliski system - 55 Cancri - mógł uformować planety lądowe ze znaczną ilością wody w strefie zamieszkiwania.
Ciągłe odkrycie gigantycznych planet krążących wokół gwiazd innych niż nasze Słońce nasiliło spekulacje, że w pobliskich układach planetarnych mogą istnieć światy typu Ziemia zdolne do podtrzymywania życia. Teraz badacze przeprowadzający symulacje komputerowe dla czterech pobliskich systemów, które zawierają gigantyczne planety wielkości Jowisza, znaleźli planetę podobną do Ziemi z odpowiednimi warunkami do życia.
Drugi system prawdopodobnie będzie posiadał pas skalistych ciał wielkości Marsa lub mniejszy. Dwa pozostałe, jak pokazują modele, nie mają odpowiednich warunków do utworzenia planety wielkości Ziemi. Każdy system leży w odległości 250 lat świetlnych od Ziemi (rok świetlny wynosi około 5,88 bilionów mil). Astronomowie już znaleźli dowody na to, że każdy układ zawiera co najmniej dwie gigantyczne planety o masie Jowisza, które migrowały blisko swoich gwiazd, być może tak blisko Słońca jak Merkury.
Dla każdego z czterech systemów naukowcy przeprowadzili 10 skomputeryzowanych symulacji, które umieściły w systemie zarodki lub protoplanety, aby sprawdzić, czy są w stanie zgromadzić więcej materiału i stworzyć prawdziwą planetę wielkości Ziemi. Każda symulacja zakładała takie same warunki w układzie planetarnym, z wyjątkiem tego, że pozycja i masa każdej protoplanety uległy nieznacznej zmianie, powiedział Sean Raymond, doktorant z University of Colorado, który brał udział w pracy, gdy był doktorantem astronomii w University of Washington.
Raymond jest głównym autorem artykułu opisującego badania opublikowane w czerwcu w Astrophysical Journal. Współautorami są Rory Barnes, doktorant na Uniwersytecie Arizony, który również brał udział w pracach jako doktorant astronomii UW, oraz Nathan Kaib, doktorant astronomii UW. Prace zostały sfinansowane przez National Aeronautics and Space Administration, NASA's Astrobiology Institute i National Science Foundation.
„To ekscytujące, że nasze modele pokazują planetę nadającą się do zamieszkania, planetę o masie, temperaturze i zawartości wody podobnej do Ziemi, która mogła uformować się w jednym z pierwszych wykrytych układów pozaplanetarnych” - powiedział Barnes.
Ostatnie badania pokazują, że wiele znanych pozasłonecznych układów planetarnych ma regiony wystarczająco stabilne, aby obsłużyć planety od masy Ziemi do masy Saturna. Modele UW testowały powstawanie planet w systemach zwanych 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 i HD 74156. Naukowcy założyli, że systemy są kompletne, a orbity ich gigantycznych planet są dobrze ustalone. Przyjęli również warunki, które mogą pozwolić na formowanie się małych ciał, które mogłyby przekształcić się w skaliste planety podobne do Ziemi.
W modelach naukowcy umieścili zarodki planet wielkości Księżyca między gigantycznymi planetami i umożliwiali im ewolucję przez 100 milionów lat. Przy tych założeniach znaleźli planety lądowe uformowane łatwo w 55 Cancri, czasem ze znaczną ilością wody i orbit w strefie zamieszkiwanej przez system. Odkryli, że HD 38529 może wspierać pas asteroid i ciała Marsa lub mniejsze, ale nie ma znaczących planet ziemskich. W HD 37124 i HD 74156 nie powstały żadne planety.
„Najbardziej zaskoczyło mnie, gdy zobaczyłem system, który tworzył tylko planety wielkości Marsa lub mniejsze” - powiedział Raymond. „Wszystko, co urosło za duże, byłoby niestabilne, więc nagromadziło się wiele mniejszych protoplanet, może o jedną dziesiątą wielkości Ziemi”
Kaib powiedział, że istotne jest, że modele pokazały, że warunki mogą pozostać wystarczająco stabilne przez 100 milionów lat, aby zarodek planetarny miał szansę zebrać więcej substancji i rozwinąć się w ciało wielkości Księżyca lub Marsa. „W naszym wczesnym układzie prawdopodobnie tak wyglądał nasz wewnętrzny układ słoneczny z setkami ciał wielkości” - powiedział
W ostatnich latach odkryto planety pozasłoneczne z coraz większą częstotliwością dzięki technikom wykrywającym planety olbrzymie na podstawie ich wpływu grawitacji na gwiazdy macierzyste. Nie wiadomo, jak ewoluują gigantyczne planety, ale uważa się, że formują się one daleko od swoich gwiazd macierzystych, a następnie migrują do wewnątrz, popychane przez dyski gazowe, z których się utworzyły. Raymond powiedział, że jeśli migracja nastąpi późno w rozwoju systemu, gigantyczne planety mogą zniszczyć większość materiałów potrzebnych do budowy planet podobnych do Ziemi. Zauważył, że chociaż obecność gigantycznych planet jest dość dobrze ustalona, minie trochę czasu, zanim będzie możliwe wykrycie znacznie mniejszych planet wielkości Ziemi wokół innych gwiazd.
W innym niedawnym artykule Raymond przeprowadził ponad 450 symulacji komputerowych, aby zmapować gigantyczne orbity planet, które pozwalają na tworzenie planet podobnych do Ziemi. Jeśli gigantyczna planeta jest zbyt blisko, zapobiegnie to gromadzeniu się materiału skalnego na planecie wielkości Ziemi. Badanie to wykazało, że tylko około 5 procent znanych układów gigantycznych planet prawdopodobnie ma planety podobne do Ziemi. Ale ze względu na długi czas obserwacji i wrażliwy sprzęt potrzebny do wykrywania planet wielkości Saturna i Jowisza, możliwe jest, że w tej galaktyce może istnieć wiele układów planetarnych, takich jak nasz.
Oryginalne źródło: UW News Release
