Οι διεθνείς επιστήμονες του Equipe αποκάλυψαν ότι το φαινόμενο που είναι γνωστό ως «κεραυνός κοιλάδας», που χαρακτηρίζεται από τη σπανιότητα πλανητών μεσαίου μεγέθους, δεν εμφανίζεται γύρω από αστέρια κόκκινου νάνους. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «The Astronomical Journal», αμφισβητεί προηγούμενες υποθέσεις σχετικά με την κατανομή των εξωπλανητών και προσφέρει νέες ενδείξεις για το πώς σχηματίζονται εξωγήινοι κόσμοι γύρω από τα πιο άφθονα αστέρια του Via Láctea.
Στην έρευνα συμμετείχαν ο Erik Gillis, διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο McMaster, ο Ryan Cloutier, επίκουρος καθηγητής στο ίδιο ίδρυμα και ο Emily K. Pass, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Instituto του Tecnologia του Massachusetts (MIT). Η τριάδα ανέλυσε δεδομένα από τον δορυφόρο TESS του Agência Espacial Americana, εξετάζοντας 8.134 ενδιάμεσα έως εξελιγμένα αστέρια κόκκινου νάνους με ακτίνες μεταξύ 8% και 40% της ηλιακής ακτίνας.
Η «κοιλάδα των ακτίνων» και η απουσία της στους κόκκινους νάνους
Η “κοιλάδα της ακτίνας” αντιπροσωπεύει ένα κενό στην κατανομή μεγέθους πλανητών που παρατηρήθηκε προηγουμένως γύρω από αστέρια παρόμοια με το δικό μας Sol. Το ενδιάμεσο Planetas, με ακτίνες μεταξύ 1,5 και 2 φορές μεγαλύτερες από το Terra, είναι εξαιρετικά σπάνιο σε αυτές τις αστρικές δομές. Οι αστρονόμοι του Quando χαρτογραφούν τον αριθμό των πλανητών ως συνάρτηση της ακτίνας τους, η απεικόνιση δείχνει ένα μοτίβο σε σχήμα κοιλάδας, δύο κορυφές που χωρίζονται από μια βαθιά βουτιά.
Οι ανακαλύψεις των Gillis, Cloutier και Pass δείχνουν ότι αυτό το μοτίβο δεν επαναλαμβάνεται γύρω από τους κόκκινους νάνους αστέρες. Αντί για μια καλά καθορισμένη κοιλάδα, τα δεδομένα αποκαλύπτουν μια πιο ομαλή κατανομή, με τον αριθμό των πλανητών να μειώνεται σταδιακά καθώς αυξάνεται το μέγεθός τους. Η θεμελιώδης διαφορά του Essa θα μπορούσε να ξαναγράψει κατανοήσεις για το πώς τα πλανητικά συστήματα οργανώνονται ως συνάρτηση της αστρικής μάζας του ξενιστή.
Η έρευνα αποκάλυψε αντιφατικές αναλογίες μεταξύ δύο τύπων πλανητών:
- Super-Οι Γη ξεπερνούν τους υπο-Ποσειδώνες 5,5 έως 1 γύρω από τους κόκκινους νάνους
- Οι Super-Earths διατηρούν ισχυρό πληθυσμό σε τροχιά γύρω από αυτά τα αστέρια χαμηλής μάζας
- Οι Sub-Neptunes είναι σχεδόν ανύπαρκτοι στον αναλυόμενο κατάλογο
- Το Distribuição ακολουθεί ένα σταδιακό μοτίβο, όχι απότομο
- Το Dados καλύπτει περισσότερα από 8 χιλιάδες συστήματα αστέρων διαφορετικών ηλικιών
Características Ξεχωριστές υπερ-Γαίες και υπο-Ποσειδώνες
Super-Οι Γη είναι βραχώδεις κόσμοι σημαντικά μεγαλύτεροι από τον πλανήτη μας, με μάζα σχεδόν δεκαπλάσια από αυτή της Γης, που αποτελείται κυρίως από βραχώδες υλικό. Οι Sub-Ποσειδώνες, με τη σειρά τους, είναι μικρότερα σώματα, παρόμοια σε κλίμακα με το Netuno, περιτυλιγμένα σε ογκώδεις ατμόσφαιρες ή καλυμμένα από άφθονο νερό, ανάλογα με τη θεωρία που εξετάζεται. Το Nenhum αυτών των τύπων πλανητών υπάρχει στο ηλιακό μας σύστημα, καθιστώντας την ανίχνευσή τους γύρω από άλλα αστέρια ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της πλανητικής ποικιλότητας στο σύμπαν.
Τα προηγούμενα Pesquisas έχουν επιβεβαιώσει ότι οι υπερ-Γη και οι υπο-Ποσειδώνες είναι άφθονοι γύρω από αστέρια όπως το Sol, αλλά σπάνια βρίσκονται σε ενδιάμεσα μεγέθη. Η σπανιότητα του Essa οδήγησε στην ιδέα της «κοιλάδας των ακτίνων», μια ανακάλυψη που κίνησε το ενδιαφέρον των αστρονόμων την τελευταία δεκαετία. Porém, αστέρια που μοιάζουν με Sol αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό κλάσμα γαλαξιακών αστεριών. Οι Estrelas μικρότεροι, ψυχρότεροι και λιγότερο φωτεινοί κόκκινοι νάνοι αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία του αστρικού πληθυσμού. Το ερώτημα εάν η ίδια κοιλάδα ακτίνας θα εμφανιζόταν σε αυτά τα κυρίαρχα αντικείμενα παρέμενε ανοιχτό, εν μέρει επειδή η παρατήρηση αχνών ερυθρών νάνων παρουσιάζει σημαντικές τεχνικές προκλήσεις.
Το TESS Dados αποκαλύπτει τη διακριτή κατανομή των πλανητών
Το τηλεσκόπιο TESS, που εκτοξεύτηκε από τη NASA για να ανιχνεύσει εξωπλανήτες μέσω της μεθόδου διέλευσης, παρείχε το σύνολο δεδομένων που απαιτείται για την επίλυση αυτού του ερωτήματος. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δορυφορικές παρατηρήσεις για να εξετάσει ένα πρωτοφανές δείγμα άστρων ερυθρών νάνων, που εκτείνονται σε διαφορετικές αστρικές ηλικίες και ένα ευρύ φάσμα ακτίνων.
Τα αποτελέσματα ήταν αδιαμφισβήτητα: ενώ πολλές υπερ-Γαίες επιβεβαιώθηκαν σε τροχιά γύρω από κόκκινους νάνους, ο πληθυσμός των υπο-Ποσειδώνων αποδείχθηκε εκπληκτικά μικρός. Η εντυπωσιακή διαφορά του Essa με τις υπερ-Γαίες που ξεπερνούν τις επιδόσεις των υπο-Ποσειδώνων κατά περισσότερο από πέντε φορές υπογραμμίζει μια θεμελιώδη απόκλιση από τα μοτίβα που παρατηρούνται γύρω από αστέρια με μεγαλύτερη μάζα. Τα δεδομένα όχι μόνο επιβεβαιώνουν την απουσία της κοιλάδας της ακτίνας, αλλά υποδηλώνουν επίσης έναν διαφορετικό μηχανισμό σχηματισμού που λειτουργεί γύρω από αυτά τα αστέρια χαμηλής μάζας.
Implicações για μοντέλα πλανητικού σχηματισμού
Τα ευρήματα υποστηρίζουν ένα συγκεκριμένο θεωρητικό μοντέλο που ονομάζεται «μοντέλο συσσώρευσης βότσαλων πλούσιου σε νερό». Το μοντέλο Esse υποστηρίζει ότι τα βότσαλα, τα δομικά στοιχεία των πλανητών, συσσωρεύονται με διαφορετική αποτελεσματικότητα ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ξενιστή αστέρα. Καθώς η αστρική μάζα μειώνεται, το όριο μεταξύ των υπερ-γαιών και των υπο-Ποσειδώνων γίνεται λιγότερο έντονο, με αποτέλεσμα την εξαφάνιση της κοιλάδας της ακτίνας που παρατηρείται στα συστήματα γύρω από τα ηλιακά αστέρια.
Conforme το κεντρικό αστέρι γίνεται λιγότερο μαζικό και ψυχρότερο, το περιβάλλον για τον σχηματισμό των πλανητών αλλάζει σημαντικά. Το μοντέλο προβλέπει ότι τα πλούσια σε νερό βότσαλα συσσωρεύονται πιο ομοιόμορφα, δημιουργώντας βραχώδεις, υδάτινους πλανήτες και όχι κόσμους που καλύπτονται από πυκνές αέριες ατμόσφαιρες. Consequentemente, οι περισσότεροι από τους υπο-Ποσειδώνες που εντοπίστηκαν γύρω από τους κόκκινους νάνους σε αυτή τη μελέτη πιθανότατα έχουν μια σύνθεση που κυριαρχεί το νερό, που αντιπροσωπεύει μια ξεχωριστή κατηγορία εξωγήινων κόσμων.
Ο Gillis τόνισε την επιστημονική σημασία αυτών των ανακαλύψεων: η πλήρης κατανόηση του πώς σχηματίζονται οι πλανήτες και από ποια υλικά αποτελούνται αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για την κατανόηση της πλανητικής προέλευσης και της εμφάνισης της ζωής στο σύμπαν. Η έρευνα Esta φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά σε αυτόν τον θεμελιώδη στόχο αποκαλύπτοντας διαδικασίες διαμόρφωσης που ποικίλλουν ανάλογα με την αστρική μάζα.
Perspectivas Μελλοντικές Παρατηρήσεις
Το συμπληρωματικό Observações που χρησιμοποιεί όργανα νέας γενιάς, ιδιαίτερα το Telescópio Espacial James Webb, θα επιτρέψει άμεσες φασματογραφικές αναλύσεις πλανητικών ατμοσφαιρών και συνθέσεων επιφανειών. Οι παρατηρήσεις του Essas θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν εάν οι υπο-Ποσειδώνες που ανιχνεύονται γύρω από τους κόκκινους νάνους είναι πράγματι υδάτινοι κόσμοι ή έχουν απροσδόκητα χαρακτηριστικά σύνθεσης. Οι επιβεβαιώσεις του Tais θα βελτιώσουν σημαντικά τις κατανοήσεις σχετικά με το πώς οι πλανητικές αρχιτεκτονικές ποικίλλουν ως συνάρτηση των αστρικών παραμέτρων, συμβάλλοντας στην ολοκληρωμένη καταλογογράφηση της ποικιλομορφίας των εξωπλανητικών συστημάτων στο Galáxia.