Space Heist: jagen op gestolen planeten

Titel: The Great Planet Heist: Overval en vangst in stervormingsgebieden

Auteurs.: Emma C. Davern Powell, Richard J. Parker en Sasha B. Cowans

Stichting eerste auteurAfdeling Natuur- en Sterrenkunde, Universiteit van Sheffield, VK

voorwaarde: Geaccepteerd door MNRAS [closed access]

a stervormingsgebiedHet is een gebied met gas en stof met sterren uiterlijk Door instortende kleine wolken kan het vol met sterren worden. Overvolle menigten staan ​​erom bekend kleine criminelen aan te trekken en zakkenrollers Richt waardevolle spullen, vooral planeten. Sterren, zorg dat je koffers dichtgeritst zijn!

een misdaad plegen

Wanneer de ster zich in het stervormingsgebied bevindt Ontmoetingen Een andere ster die een planeet herbergt, kan de planeet kwaadwillig stelen. Tijdens de confrontatie komen twee sterren dichtbij genoeg zwaartekracht elkaar beïnvloeden. Dit zwaartekrachteffect kan de baan van de planeet veranderen, zodat deze uiteindelijk in een baan om de andere ster komt. De frequentie van ontmoetingen binnen het stervormingsgebied wordt bepaald door verschillende factoren. Een daarvan is het aantal sterren dat in de regio aanwezig is, genaamd stellaire dichtheid. Een andere factor is overvloed Infrastructuur: Gas in stervormingsgebieden is meestal niet gelijkmatig verdeeld, maar geagglomereerd en klonterigwaardoor prachtige landschappen worden gevormd, zoals weergegeven in figuur 1. Hoe druk een gebied of deelgebied is, bepaalt op zijn beurt hoe vaak planeten kunnen worden gestolen.

Maar waarom zouden we ons zorgen maken over het stelen van deze planeten zo ver weg? De auteurs van het artikel van vandaag beantwoorden deze vraag als volgt: Gestolen planeten hebben andere eigenschappen dan planeten die zich nog in het systeem bevinden waarin ze zijn gevormd. Dit kan ons helpen bepalen of de planeet is gestolen of niet.

Onderzoek

Gebruiken N-lichaam simulatieeen simulatie van het volgen van zwaartekrachten tussen meerdere objecten, treden de auteurs op als onderzoekers door te studeren Tropische kenmerken van de planeten. Tropische kenmerken omvatten: half groot die de afstand van de ster tot de planeet bepaalt, en afwijkingen de Mijl als maat voor de oriëntatie van de baan.

Om kenmerken te vergelijken, hebben de auteurs de planeten in drie groepen ingedeeld: gestolen planeten, gevangen planeten en bewaarde planeten. gestolen Planeten worden gedefinieerd als planeten die oorspronkelijk rond een ster draaiden en tijdens een ontmoeting rechtstreeks naar een andere ster werden overgebracht. gevangen genomen Planeten zijn echter planeten die uit hun oorspronkelijke sterrenstelsel zijn gekomen en al een tijdje in de ruimte ronddrijven. Toen werden ze gevangen door een andere ster die willekeurig de planeet vond. Tijdens het afdrijven worden ze opgeroepen drijvende planeten. Hoewel planeetstelen en planeetvangen misschien hetzelfde proces lijken, merken de auteurs op dat het eigenlijk twee verschillende mechanismen zijn die de resulterende orbitale eigenschappen anders kunnen beïnvloeden. laatste groep gered Planeten zijn planeten die om hun moederster draaien, ondanks mogelijke zwaartekrachtontmoetingen met andere sterren. Kan een aantal opgeslagen planeten laten zien Variabele orbitale kenmerkendan worden ze geclassificeerd als uitgeschakelde planeten.

Om de invloed van initiële condities op de uitkomst te onderzoeken, hebben de auteurs verschillende simulaties uitgevoerd. Elke simulatie bevat duizend sterren binnen een stervormingsgebied. 500 planeten worden willekeurig toegewezen aan sterren, waarbij de helft van de sterren een planeet herbergt.

misdaad oplossen

Wat zijn uiteindelijk de kenmerken van planeten? In hun onderzoek ontdekten de auteurs van de krant van vandaag dat: vastleggen De planeten bevinden zich in veel bredere banen dan de gestolen en bewaarde planeten, en dat? gestolen Planeten hebben meestal grotere afwijkingen dan de geconserveerde. Dit betekent dat we, gegeven zowel de halve lange as als de excentriciteit, in staat zullen zijn om de oorsprong van een waargenomen planeet te onderscheiden. Op basis van hun resultaten concludeerden ze dat planeten met semi-hoofdassen groter dan 500 AU waarschijnlijker in gevangenschap levende planeten zijn. Figuur 2 toont de hoeveelheid van elk type planeet in de tijd.

De auteurs onderzoeken verder het effect van verschillende beginvoorwaarden op de uitkomst. Als één test voeren ze twee bijna identieke simulaties uit, met als enige verschil dat in één simulatie alle planeten gepositioneerd zijn met een halve lange as van 30 au, terwijl ze in de andere met een interval van 50 au roteren. De auteurs ontdekten in figuur 3 dat de 30 au-planeten meer worden gestolen dan gevangen. Aan de andere kant worden de 50 au planeten meer overgenomen dan gestolen. Ze verklaren dit fenomeen door het feit dat planeten met grotere semi-hoofdassen minder gebonden zijn door de zwaartekracht en daarom meer vatbaar zijn voor uitwerping. Zo komen er meer zwevende planeten voor en kunnen er dus meer planeten worden vastgelegd.

Nader onderzoek van de begincondities laat zien dat de resultaten sterk afhankelijk zijn van stellaire dichtheid en infrastructuur. Hogere stellaire dichtheden leiden tot frequentere zwaartekrachtinteracties en dus meer planetaire verdrijving. Simulaties met regio’s met meer verschillende substructuren produceren meer gestolen, veronderstelde en vrije planeten. De resulterende orbitale eigenschappen blijven echter vergelijkbaar in simulaties, ongeacht de initiële substructuren.

Er is ook een voortdurend debat over de negende planeet in ons zonnestelsel – Planeet 9. Het is nog niet bewezen, maar het doet het wel aanwijzingen in het voordeel van van de planeet. Indien aanwezig, wordt de semi-hoofdas geschat op 400-600 eenheden. De auteurs van het artikel van vandaag argumenteren met hun bevindingen dat als er echt een planeet is, het hoogstwaarschijnlijk een gevangen planeet is.

De krant van vandaag merkt op dat diefstal en verovering van planeten heel gewoon is in het universum. Het oplossen van deze misdaden kan licht werpen op de oorsprong van planeten en planetaire structuren.

Astrobiet Bewerkt door Konstantin Gerbig

Aanbevolen afbeeldingscredits: NOAA en “Carmen Sandiego”, Netflix, 2019

Over Lina Kimmig

Ik ben een eerstejaars PhD-student die aan de Universiteit van Heidelberg werkt op het spannende gebied van planeetvorming. Wanneer planeten zich vormen in protoplanetaire schijven die rond de meeste jonge sterren worden gevonden, onderzoek ik de effecten van verschillende fysieke processen op die schijven. Om deze effecten te onderzoeken, heb ik astrofysische simulaties uitgevoerd. Mijn grootste interesse zijn de 3D-vormige gedraaide schijven (een beetje zoals Pringles-chips). Buiten het onderzoek om eet ik niet alleen Pringles-chips, maar ook dansen, naaien, schaatsen en olifanten.