Come in Star Wars: la vita è possibile su un pianeta con due soli

Gli astronomi europei hanno scoperto una nuova nana bruna durante il transito della sua stella durante osservazioni dettagliate del programma di ricerca planetaria WASP. L'oggetto appena scoperto, catalogato come WASP-128b, ha una caratteristica significativa: le sue interazioni mareali con la stella cambiano costantemente. La scoperta è dettagliata in un documento pubblicato il 19 luglio su arXiv.org.

Le nane brune sono considerate uno stadio intermedio tra pianeti e stelle. Gli astronomi generalmente concordano sul fatto che sono oggetti subelementari, che occupano un intervallo di massa da 13 a 80 masse di Giove. Ad oggi, la maggior parte delle nane brune scoperte si trova da sola nello spazio. Tuttavia, alcune nane brune hanno stelle in orbita e, sorprendentemente, il 16% di queste stelle ha compagne più massicce di Giove, ma solo l'1% di esse può essere classificato come nane brune.

Inoltre, solo poche nane brune sono state trovate in orbita attorno a stelle di tipo G. Si pensa che tali oggetti nei sistemi G-nani subiscano un rapido decadimento orbitale a causa dell'inafferrabile dissipazione delle maree. Ampliare l'elenco delle nane brune conosciute in tali sistemi potrebbe aiutare nello studio di vari modelli di evoluzione.

Recentemente, un team di astronomi guidato da Vedad Hodzic dell'Università di Birmingham, USA, ha scoperto una nuova nana bruna. Il segnale di transito nella curva di luce della stella WASP-128 è stato identificato utilizzando il telescopio robotico TRAPPIST da 0,6 metri e il telescopio Euler da 1,2 metri situato all'Osservatorio ESO di La Silla in Cile. Successive osservazioni spettroscopiche di questa stella hanno confermato che il segnale è stato causato da un massiccio compagno circumstellare in orbita attorno al suo ospite.

“Segnaliamo la scoperta di WASP-128b, una nuova nana bruna in transito scoperta dal sondaggio WASP, in un'orbita stretta G0V, dove la velocità di rotazione misurata del sistema stellare consente di caratterizzarlo come un sistema con una marea dinamica, che indica la presenza di forti legami di marea tra questa coppia”, scrivono i ricercatori nel loro articolo.

WASP-128b ha le dimensioni di Giove (0,94 raggi di Giove) ma 37,5 volte più grande del pianeta più grande del nostro sistema solare. Fa sì che la sua stella madre ruoti attorno ad essa e compia una rivoluzione completa ogni 2,2 giorni.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che WASP-128b si sta lentamente espandendo e si stima che gli restino da vivere circa 267 milioni di anni.

Gli astronomi hanno notato che questo valore è simile a quello di alcuni enormi esopianeti "Giove caldo" in orbite corte.

Allo stesso tempo, la stella ospite si trova a circa 1375 anni luce dalla Terra ed è il 16% più grande e più massiccia del Sole. Ha una temperatura costante di 5950 K, un'età stimata di circa 2,3 miliardi di anni e un periodo di rotazione di circa 2,93 giorni. Come notato nel documento, questa velocità di rotazione è indicativa dello spin-up della marea, dovuto al suo enorme compagno.

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Nella quinta edizione del suo libro "" Universo, vita e mente’’:
""In altre parole, se prendiamo in considerazione valori sufficientemente piccoli del rapportomq/M1, si scopre che quasi tutte le stelle di tipo solare, multiple o circondate da una famiglia di pianeti. Se assumiamo condizionatamente che la massa più grande del pianeta sia pari a 10 -3 masse del Sole (Giove!), allora si scopre che ~ il 10% di tutte le stelle come il Sole hanno sistemi planetari. A nostro avviso, nonostante la relativa povertà del materiale statistico utilizzato, gli studi di Abt e Levy sono la migliore di tutte le prove esistenti della molteplicità dei sistemi planetari per le stelle di tipo solare.""

In altre parole, a quei tempi si credeva che il sistema potesse essere costituito da più stelle o da una stella con pianeti. La ricerca moderna ha dimostrato che questa ipotesi è errata: possono esserci anche pianeti in sistemi di più stelle. Pertanto, in questa parte descriverò brevemente le scoperte in quest'area.

Esistono due tipi di tali sistemi planetari. Il primo tipo è quando i pianeti ruotano attorno a ciascuna stella del sistema. Per chiarezza, questo può essere mostrato nel seguente diagramma:

letteraP il pianeta è segnatoUN EB singole stelle di una binaria stellare. .

Un esempio di tale sistema è fornito all'inizio, come fotogramma di un film di fantascienza. Mostra il pianeta (dove eventi drammatici si svolgono con un incomparabile vin Diesel), che si trova nel triplo sistema di stelle, che comprende anche una stretta coppia di stelle. Periodicamente, il pianeta subisce eclissi prolungate causate da pianeti giganti con anelli che orbitano in orbite con periodi orbitali più brevi e più lunghi rispetto al pianeta abitabile dove si svolgono gli eventi principali del film.

Diagramma del sistema planetario dal mondo Riddick.

Già le prime scoperte di esopianeti hanno mostrato l'ampia distribuzione di tali sistemi. Il più notevole di questi era il sistema planetario attorno alla stella, sospettato nel 1988. L'ultimo studio del 2011 fornisce i seguenti parametri di sistema (tra parentesi di errore):
Il periodo del sistema planetario è di 903,3 (1,5) giorni. Eccentricità orbitale 0,049(0,034). Massa minima possibile (dal metodo della velocità radiale) 1,85(0,16) massa Giove. Massa massima possibile (dall'astrometria Ipparco) 28 masse Giove. Semiasse maggiore dell'orbita 2.05(0.06) unità astronomiche.
Il periodo orbitale della binaria stellare è di 67(1.4) anni, l'eccentricità è di 0.41, la massa della stella principale (attorno alla quale è stato trovato il pianeta) è di 1.4(0.12) masse sole, la massa della seconda stella è 0,41(0,02) masse sole.
Schematicamente, la compattezza di questo sistema può essere rappresentata nel seguente diagramma (scala salvata):

Diagramma dei compagni noti nel sistema. Preso da qui.

Insieme all'eccentricità molto bassa dell'orbita planetaria rispetto all'orbita della seconda stella, molti prestano attenzione alla somiglianza di questo sistema con il binario stellare più vicino a noi - Alpha Centauri(che ha anche recentemente trovato un candidato planetario). A Alpha Centauri doppi parametri: semiasse maggiore 23.4 unità astronomiche, eccentricità orbitale 0,52, periodo orbitale 79,4 anni, masse stellari 1,1 e 0,93 masse sole.

In generale, sono stati scoperti una cinquantina di tali sistemi, principalmente metodo della velocità radiale. A causa del fatto che è difficile per gli spettrografi misurare separatamente le velocità radiali delle stelle nelle binarie stellari (di solito questo metodo viene utilizzato per cercare pianeti attorno alle stelle con una distanza maggiore di 2 secondi d'arco), i sistemi planetari vengono scoperti prevalentemente in sistemi binari larghi con una distanza tra le stelle di centinaia e migliaia unità astronomiche.

Tranne metodo della velocità radiale, recentemente diventate ricerche efficaci transiti tali pianeti. Ad esempio, un telescopio Kepleroè riuscito a trovare i primi sistemi planetari in cui i pianeti ruotano attorno a ciascuna stella in un sistema stellare binario. Alla stella (o Keplero-132) sono stati scoperti tre pianeti di transito con periodi di 6,18, 6,42 e 18,0 giorni. I calcoli teorici hanno dimostrato che un tale sistema di pianeti non può essere stabile se tutti e tre i pianeti ruotano attorno a una stella. Fotografare questa stella in dettaglio ha risolto il mistero:

La distanza angolare misurata tra le stelle è di 0,9'' secondi d'arco, che corrisponde a una distanza tra loro di 450 unità astronomiche. Inoltre, gli spettri delle singole stelle hanno mostrato che le stelle hanno velocità radiali molto simili, il che è un'ulteriore prova della loro connessione fisica. Finora gli astronomi non sono stati in grado di stabilire su quale stella orbitino due pianeti di transito con periodi di circa 6 e 18 giorni, e quale sia un solo pianeta con un periodo di circa 6 giorni. Il secondo tale sistema è Keplero-296 (KOI-1422). In esso sono stati trovati 5 pianeti di transito e, allo stesso modo, i calcoli teorici dicono che questo sistema non può essere stabile.

Ora passiamo a il secondo tipo di sistemi planetari nelle stelle binarie. Consiste di pianeti che ruotano attorno a più stelle contemporaneamente. Schematicamente, può essere rappresentato come segue:

letteraP il pianeta è segnatoUN EB le singole stelle sono designate da un binario stellare. .

Storicamente, i primi sistemi di questo tipo sono stati scoperti nelle binarie ad eclisse (sistemi in cui le stelle si eclissano a vicenda rispetto a un osservatore terrestre). Osservando tali sistemi per molti decenni, è possibile misurare la periodicità di queste eclissi con elevata precisione. Se nel sistema circolano anche uno o più pianeti esterni, allora la sua gravità causerà perturbazioni sulla periodicità delle eclissi stellari. Il primo sistema di questo tipo è stato pubblicato nel 2008 per una stella. La prova di altri due pianeti è stata trovata attorno a questo sistema ravvicinato di una nana rossa e una subnana bianca (che si oscurano a vicenda con un periodo di sole 3 ore). I loro periodi orbitali calcolati erano di 9 e 16 anni e le loro masse erano di 8 e 19 masse. Giove.

Rappresentazione artistica del sistema. .

Successivamente furono pubblicati molti altri sistemi simili. Metodo di temporizzazione per le eclissi di binarie stellari ha una bassa sensibilità e rileva sistemi di pianeti massicci con lunghi periodi orbitali. Fortunatamente, negli ultimi anni il telescopio spaziale Keplero riuscì a scoprire diversi sistemi più compatti di questo tipo. A causa dell'elevata precisione nella misurazione della luminosità delle stelle e della lunga durata delle osservazioni continue, è riuscito a scoprire diversi sistemi in cui si verificano eclissi (in relazione all'osservatore terrestre) causate simultaneamente da stelle e pianeti.

Sistemi costituiti da stelle e pianeti in transito trovati dal telescopio Keplero. La tabella mostra i periodi e le eccentricità delle orbite stellari e planetarie. L'ultima colonna indica il rapporto tra i periodi di rivoluzione dell'orbita planetaria e la zona di instabilità, in cui i pianeti non possono avere orbite stabili. Le dimensioni dei pianeti in questi sistemi sono diversi raggi del pianeta Terra. .

Come risulta dalla tabella, anche una grande eccentricità dell'orbita stellare (come in Keplero-34) non garantisce lo stesso per un'orbita planetaria vicina nel sistema (un'orbita planetaria ha un'orbita quasi circolare). Il rapporto tra i periodi di rivoluzione di pianeti e stelle raggiunge anche solo 1 a 6 o 1 a 7 ( Keplero-35 E Keplero-413).

Uno studio preliminare di questi reperti ci permette di stimare che la presenza di pianeti (maggiori di 6 raggi Terra e con un periodo orbitale fino a 300 giorni) per stelle così vicine è del 4% -28% nel caso di orbite complanari (le orbite di pianeti e stelle sono vicine allo stesso piano). Se le orbite si trovano in modo casuale, l'occorrenza può raggiungere anche il 47%. In tutti gli scenari, queste stime preliminari superano le stime di occorrenza di pianeti simili in singole stelle.

In conclusione, resta da notare che studi recenti stanno sempre più dimostrando che la formazione di pianeti in sistemi di più stelle non è meno efficiente che in stelle singole. Ciò è supportato anche dalla scoperta di dischi direttamente protoplanetari nelle stelle binarie.

Immagine di dischi di polvere in orbita attorno a ciascuna stella in un giovane sistema stellareRS24 . immagine a sinistra di un telescopio Subaru, a destra c'è un'interpretazione teorica delle osservazioni. .

I ricercatori di Princeton e del California Institute of Technology hanno messo in orbita un pianeta simile alla Terra attorno alla stella binaria Kepler-35(AB) in un modello computerizzato. Si è scoperto che le condizioni su un tale pianeta potrebbero essere adatte per l'emergere e il mantenimento della vita. Nonostante il fatto che una tale "Terra" risentirebbe dell'attrazione di entrambe le stelle e si muoverebbe lungo un'orbita bizzarra e curva.

Sfortunatamente, un pianeta potenzialmente abitabile con due soli che brillano nel cielo, come su Tatooine della saga di Star Wars, esiste solo in un computer. In realtà, nel sistema Kepler-35 (AB), si osserva un pianeta otto volte più grande della Terra, che compie una rivoluzione completa attorno a due stelle in soli 131,5 giorni.

Secondo i ricercatori, il lavoro ha comunque prodotto un risultato importante. "Ciò significa che i sistemi stellari binari come quello che abbiamo visto sono ottimi per i pianeti abitabili, nonostante le differenze significative nella quantità di luce solare che gli ipotetici pianeti in un tale sistema riceverebbero", ha spiegato Max Popp, uno dei partecipanti allo studio. Fellow alla Princeton University e al Max Planck Institute for Meteorology di Amburgo.

atmosfera di vapore caldo

Quasi contemporaneamente alle notizie su Kepler-35(AB), è arrivata un'altra notizia interessante. John Southworth della Keele University nel Regno Unito, utilizzando il telescopio ESO/MPG (situato in Cile), per determinare per la prima volta la presenza di un'atmosfera su un pianeta che potrebbe essere simile alla Terra. Il pianeta GJ 1132b ruota attorno a una stella piuttosto fredda, la nana rossa GJ 1132. Si ritiene che questo corpo celeste roccioso sia il 20% più grande della Terra in diametro e il 60% in massa. Tali pianeti sono chiamati super-Terre. GJ 1132b dista "solo" 39 anni luce dalla Terra.

In alcune immagini scattate con i radiotelescopi, il pianeta si è rivelato più piccolo che in altre. Gli scienziati hanno esaminato queste immagini e sono giunti alla conclusione che una certa area vicino al bordo del corpo celeste è trasparente. Questa regione che circonda il pianeta è la sua atmosfera. Secondo gli scienziati, l'involucro gassoso di GJ 1132b consiste principalmente di metano o vapore acqueo. La presenza del vapore è di particolare interesse per gli scienziati, poiché significa che il pianeta ha acqua liquida, che evapora e forma un'atmosfera.

meno tre

Pianeti come GJ 1132b sono simili per dimensioni e composizione alla Terra e si trovano a una tale distanza dalle loro stelle che potrebbero benissimo avere le condizioni per l'origine della vita.

Nel frattempo, mentre tali pianeti stanno sempre più deludendo gli scienziati. Pertanto, almeno tre dei sette pianeti in orbita attorno alla nana rossa TRAPPIST-1 potrebbero essere in realtà mondi morti. Gli scienziati dell'Osservatorio Konkoy ungherese hanno presentato ai loro colleghi uno studio sul campo magnetico della stella. Si è scoperto che l'attività di TRAPPIST-1 è in grado di provocare frequenti e potenti tempeste magnetiche.

Una simile tempesta geomagnetica sulla Terra nel 1859 mise fuori uso i sistemi telegrafici in Europa e in America. L'aurora boreale potrebbe essere osservata dalle rive del Mar dei Caraibi. Dato che i pianeti nel sistema TRAPPIST-1 sono più vicini alla stella di quanto lo sia la Terra al Sole, brillamenti di questa portata si verificano molto più frequentemente lì. Secondo i dati disponibili, il loro numero può raggiungere i cinque in 80 giorni e le epidemie più deboli si verificano quattro volte più spesso che sulla Terra. Tale attività potrebbe rendere inabitabile l'atmosfera di questi pianeti.

stella vs atmosfera

Un'altra delusione è lo studio del pianeta Proxima b, in orbita attorno alla nana rossa Proxima Centauri. Questo è l'esopianeta più vicino alla Terra, situato a una distanza di poco più di quattro anni luce.

Gli scienziati dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics hanno presentato i loro modelli, secondo i quali l'origine della vita su Proxima b potrebbe essere prevenuta non solo dai brillamenti su una stella, ma anche da un vento stellare, molto più forte e disomogeneo di quello solare . Come riportato di recente dagli esperti, è stato proprio a causa del vento solare che una volta Marte potrebbe perdere la sua atmosfera: il flusso di plasma ha gradualmente espulso nello spazio più della metà delle particelle del suo guscio gassoso. Qualcosa di simile probabilmente è successo con Proxima b.

Tuttavia, presto gli scienziati avranno l'opportunità di imparare molto di più sul fatto che i pianeti in altri sistemi abbiano un'atmosfera e quale sia la sua composizione. Il lancio del James Webb Space Telescope, sviluppato dalla NASA, le agenzie spaziali europee e canadesi, è previsto per il 2018. Ti permetterà di guardare i pianeti nello spettro infrarosso e analizzare la composizione delle loro atmosfere.

I pianeti in orbita attorno a due o più stelle possono essere più comuni nell'universo rispetto ai pianeti con una stella.

I fan di Star Wars ricordano con affetto il momento del film in cui un meditabondo Luke Skywalker guarda il doppio tramonto sul suo pianeta natale Tatooine. Si scopre che i pianeti con due soli sono più comuni di quanto pensassero gli scienziati. Di recente hanno scoperto dieci di questi sistemi. Gli scienziati hanno anche prove che tali sistemi sono più comuni delle singole stelle planetarie.

Gli scienziati credono da tempo che la maggior parte delle stelle abbia uno o due vicini. Erano tormentati dalla domanda se questi sistemi multistellari avessero i loro pianeti. Dopo il lancio del telescopio Kepler nel 2009, gli astronomi hanno finalmente ottenuto uno strumento per cercare esopianeti in sistemi multistellari, mondi distanti al di fuori del sistema solare.

Il nuovo esopianeta Kepler-453b si trova a 1400 anni luce dalla Terra. Ruota intorno a due soli, cioè sistema stellare binario. I pianeti in tali sistemi sono chiamati "gira intorno a una doppia stella" per essere sotto l'influenza di due stelle.

Gli astronomi hanno scoperto Kepler-453b osservando due stelle in orbita l'una rispetto all'altra. La luce proveniente da ogni stella era un po' grigia.

"Queste macchie devono essersi formate a causa del passaggio dell'oggetto in orbita", spiega Nader Hagigipur, astronomo dell'Università delle Hawaii a Manoa. È stato uno degli autori del rapporto sulla scoperta del pianeta Kepler-453b sull'Astrophysical Journal.

14 agosto, l'Assemblea Generale dell'Unione Astronomica Internazionale a Honolulu, Hawaii, ha pubblicato un rapporto dettagliato sul pianeta in un sistema stellare binario. Gli scienziati hanno notato qualcosa di insolito su un nuovo pianeta in orbita attorno a una stella binaria. Altri pianeti ruotano sullo stesso piano delle loro stelle. Ciò significa che passano davanti a entrambe le stelle ogni volta che compiono un giro completo. Ma le orbite del nono e decimo pianeta sono inclinate rispetto alle orbite dei loro soli.

"Siamo molto fortunati" dice Hagigipur. Se la sua squadra non avesse guardato la stella al momento giusto, gli scienziati avrebbero perso il blackout e perso il pianeta.

Il fatto che abbiano trovato altri due pianeti in orbita attorno a una stella binaria su un insolito piano orbitale significa che tali sistemi sono diffusi. Hagigipur ha aggiunto che ci devono essere molti di questi sistemi che non sono ancora stati scoperti.

Dopotutto, se l'orbita del pianeta gli consente occasionalmente di passare tra due stelle, il calo di luce non verrà notato immediatamente. Il prossimo passo per gli astronomi sarà capire come rilevare tali esopianeti. Hagigipur ritiene che ciò sia problematico, ma possibile. Se un pianeta è abbastanza grande, la sua gravità influenza le orbite delle sue stelle. Gli astronomi intendono cercare piccoli cambiamenti nella luce delle stelle.

"Gli esopianeti più famosi ruotano attorno a una singola stella", ha affermato Philippe Theobalt, uno scienziato planetario dell'Osservatorio di Parigi in Francia. Non è stato coinvolto nella scoperta dei sistemi binari. I primi studi hanno già trovato esopianeti in sistemi con più stelle, ma gli scienziati hanno trovato sistemi stellari binari e tripli in cui un pianeta orbita attorno a una sola stella.

Theobalt sostiene che più sistemi binari e ternari vengono studiati, più scienziati impareranno a conoscere il loro meccanismo di funzionamento. Secondo lui, per comprendere meglio le leggi dell'universo, è necessario scoprire altri 50 o 100 sistemi.

Forse proprio ora, su qualche pianeta, un giovane Jedi sta ammirando un doppio tramonto. Questo è vero se il suo pianeta natale si trova nella zona "Riccioli d'oro" (una zona di abitazione sicura tra le stelle). Questa è la distanza dalla stella che permette all'acqua di essere allo stato liquido senza evaporare o congelarsi. La vita su Kepler-453b è improbabile, poiché questo esopianeta è un gigante gassoso. Ciò significa che non ha una superficie dura. "Ma potrebbe avere dei compagni" dice Hagigipur. Poiché il satellite si trova in una zona sicura, potrebbe esserci acqua e con essa le condizioni per l'origine della vita.

I pianeti in orbita attorno a due o più stelle possono essere più comuni nell'universo rispetto ai pianeti con una stella. I fan di Star Wars ricordano con affetto il momento del film in cui un meditabondo Luke Skywalker osserva il doppio tramonto sul suo pianeta natale Tatooine. Si scopre che i pianeti con due soli sono più comuni di quanto pensassero gli scienziati. Di recente hanno scoperto dieci di questi sistemi. Gli scienziati hanno anche prove che tali sistemi sono più comuni delle singole stelle planetarie. Gli scienziati credono da tempo che la maggior parte delle stelle abbia uno o due vicini. Erano tormentati dalla domanda se questi sistemi multistellari avessero...

Immagine d'autore AP Didascalia dell'immagine Il numero di esopianeti conosciuti dall'uomo è in rapido aumento

Un team internazionale di astronomi ha concluso che esiste almeno un esopianeta in orbita attorno a ciascuna delle stelle visibili nel cielo notturno.

Ciò significa che solo nella nostra galassia ci sono circa 10 miliardi di pianeti che hanno le dimensioni della Terra.

Per osservare le stelle lontane, gli scienziati hanno utilizzato un fenomeno noto come lente gravitazionale, ovvero la curvatura di un raggio di luce sotto l'influenza della gravità di un corpo celeste massiccio.

Questo campo gravitazionale può agire come una lente d'ingrandimento e amplificare la luce proveniente da stelle più lontane che i pianeti possono orbitare.

Un gruppo di astronomi che utilizza telescopi relativamente piccoli si è unito alla ricerca di nuovi pianeti simili alla Terra chiamati Mindstep.

Stavano cercando di rilevare un fenomeno piuttosto raro quando, vista dalla Terra, una delle stelle si trova direttamente di fronte a un'altra stella più distante. In questo caso si verifica l'effetto del microlensing, che consente di trovare nuovi esopianeti.

Di conseguenza, la rete Mindstep è stata in grado di registrare 40 di tali fenomeni e in tre casi sono stati trovati pianeti in orbita attorno a stelle più distanti.

Sebbene il numero di pianeti trovati fosse relativamente piccolo, sulla base di queste scoperte, il team di ricerca è stato in grado di calcolare il numero totale di esopianeti.

Come "lampeggiano" i pianeti

"Solo negli ultimi 15 anni, il numero di pianeti a noi noti al di fuori del sistema solare è cresciuto da zero a circa 700", ha affermato il coautore dello studio Martin Dominik dell'Università di St. planets.

Negli ultimi anni, la maggior parte dei nuovi esopianeti sono stati scoperti utilizzando il telescopio Kepler, il satellite astronomico della NASA progettato per cercare corpi celesti simili alla Terra.

Kepler sta cercando di trovare esopianeti rilevando un battito di ciglia, cioè un cambiamento nella luminosità di una particolare stella nel momento in cui il pianeta passa tra esso e il telescopio.

Questo metodo è più efficace durante la ricerca di grandi pianeti situati vicino alle loro stelle.

L'effetto lente gravitazionale è più difficile da usare, ma permette di trovare pianeti di tutte le dimensioni ea grandi distanze.

I risultati del lavoro di un gruppo di astronomi sono stati presentati al 219° incontro dell'American Astronomical Society, sono anche pubblicati sulla rivista Nature.