_ Evoluția sistemului planetar Trappist-1

Planetele sunt corpuri care orbitează în jurul unei stele și au o masă gravitațională suficientă încât se formează în forme aproximativ sferice care, la rândul lor, exercită forță gravitațională asupra obiectelor mai mici din jurul lor, precum asteroizii și lunile.

Pentru cea mai mare parte a istoriei omenirii, singurele planete de care știau strămoșii noștri au fost cele pe care le puteau vedea pe cerul nopții. Dar, în ultimii 30 de ani, au fost dezvoltate telescoape suficient de sensibile pentru a deduce prezența unor exoplanete — planete din afara propriului nostru sistem solar —.

Exoplanetele sunt, desigur, mult mai greu de observat direct decât stelele și galaxii. Aproape toate descoperirile de exoplanete, în special începând cu 2010, s-au bazat pe măsurători fotometrice (cantitatea de lumină primită) ale stelelor gazdă ale exoplanetelor, mai degrabă decât ale planetelor în sine. Aceasta se numește metoda de tranzit.

Acum, cu ajutorul Telescopului Spațial Spitzer, care și-a făcut propria detectie de exoplanete în 2005; telescopul spațial Kepler/KW, special conceput pentru a căuta exoplanete; și telescopul spațial James Webb, lansat în 2021, metoda de tranzit și alte tehnici au confirmat existența a peste 5.000 de exoplanete care locuiesc în mii de sisteme stelare.

„Când aveam de analizat doar propriul nostru sistem solar. , s-ar putea presupune doar că planetele s-au format în locurile în care le găsim astăzi”, spune Gabriele Pichierri, cercetător postdoctoral asociat în științe planetare la Caltech, care lucrează în grupul profesorului de științe planetare Konstantin Batygin.

„Cu toate acestea, când am descoperit chiar și prima exoplanetă în 1995, a trebuit să reconsiderăm această presupunere. Dezvoltăm modele mai bune pentru modul în care se formează planetele și cum ajung să fie în orientările în care le găsim.”

Cele mai multe exoplanete se formează din discul de gaz și praf în jurul stelelor nou formate și apoi se așteaptă să migreze spre interior apropiindu-se de limita interioară a acestui disc. Aceasta asamblează sisteme planetare care sunt mult mai aproape de steaua gazdă decât este cazul propriului nostru sistem solar.

În absența altor factori, planetele vor avea tendința de a se distanța unele de altele la distanțe caracteristice bazate pe asupra maselor și forțelor gravitaționale dintre planete și steaua gazdă. „Acesta este procesul standard de migrare”, explică Pichierri.

„Pozițiile planetelor formează rezonanțe între perioadele lor orbitale. Dacă luați perioada orbitală a unei planete și apoi o împărțiți la perioada orbitală. a planetei vecine, obțineți un raport de numere întregi simple, cum ar fi 3:2."

Așadar, de exemplu, dacă o planetă are nevoie de două zile pentru a orbita în jurul stelei sale, următoarea planetă, mai departe. , va dura trei zile. Dacă a doua planetă și o a treia mai îndepărtată sunt, de asemenea, într-o rezonanță 3:2, atunci perioada orbitală a celei de-a treia planete va fi de 4,5 zile.

Sistemul Trappist-1, care găzduiește șapte planete și este situat. la aproximativ 40 de ani lumină de Pământ, este una specială din mai multe motive. „Planetele exterioare se comportă corect, ca să spunem așa, cu rezonanțe mai simple așteptate”, spune Pihierri. „Dar cele interioare au rezonanțe care sunt puțin mai picante.”

Raportul dintre orbitele planetei b și c este de 8:5, de exemplu, iar cel dintre c și d este de 5:3. „Această discrepanță restrânsă în rezultatul asamblarii lui Trappist-1 este surprinzătoare și reprezintă o oportunitate minunată de a afla în detaliu ce alte procese au fost în joc în asamblarea lui”, spune el.

„În plus, majoritatea Se crede că sistemele planetare au început în aceste stări de rezonanță, dar s-au confruntat cu instabilități semnificative în durata de viață înainte de a le observa astăzi”, explică Pichierri. „Majoritatea planetelor devin instabile sau se ciocnesc unele de altele și totul se amestecă.

"Propriul nostru sistem solar, de exemplu, a fost afectat de o astfel de instabilitate. Dar știm câteva sisteme care au rămas stabile, care sunt exemplare mai mult sau mai puțin curate. Ele, de fapt, prezintă o înregistrarea întregii lor istorii dinamice pe care apoi o putem încerca să o reconstruim Trappist-1 este una dintre acestea.”

Provocarea a fost atunci de a dezvolta un model care ar putea explica orbitele planetelor Trappist-1. cum au ajuns la configurația lor actuală.

Modelul rezultat sugerează că cele patru planete interioare au evoluat inițial singure în lanțul de rezonanță 3:2 așteptat. Abia pe măsură ce granița interioară a discului s-a extins spre exterior, orbitele lor s-au relaxat din lanțul mai strâns 3:2, în configurația pe care o observăm astăzi.

A patra planetă, care se afla inițial pe granița interioară a discului. , deplasându-se mai departe odată cu ea, a fost mai târziu împinsă înapoi spre interior când trei planete exterioare suplimentare s-au alăturat sistemului planetar într-o etapă ulterioară.

Lucrarea care conține această cercetare, intitulată „Forming the Trappist-1 system in two”. pași în timpul recesiunii marginii interioare a discului”, este publicat în Nature Astronomy.

„Privind la Trappist-1, am putut testa noi ipoteze interesante pentru evoluția sistemelor planetare”, Pichierri. spune. „Trappist-1 este foarte interesant pentru că este atât de complicat; este un lanț planetar lung. Și este un exemplu excelent pentru testarea teoriilor alternative despre formarea sistemului planetar.”

(Fluierul)