Απώλεια Ατμόσφαιρας Εξωπλανητών:Αποκάλυψη του μυστηρίου των χαμένων κόσμων
Η έκταση του σύμπαντος είναι γεμάτη μυστήρια, που δεν είναι πιο ενδιαφέροντα από τους διαφορετικούς εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρια πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Αυτοί οι μακρινοί κόσμοι, που κυμαίνονται από βραχώδεις οντότητες έως αέρια μεγαθήρια, παρουσιάζουν ένα περίεργο παζλ:μια αξιοσημείωτη απουσία πλανητών 1,5 έως 2 φορές το μέγεθος της Γης, φωλιασμένοι ανάμεσα σε βραχώδεις υπερ-Γαίες και αέριους υπο-Ποσειδώνες.
Τώρα, μια πρωτοποριακή μελέτη που χρησιμοποιεί δεδομένα από το συνταξιούχο διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA μπορεί να δώσει απαντήσεις. Αυτή η έρευνα, με επικεφαλής τον Jessie Christiansen από το Caltech/IPAC προσφέρει πληροφορίες για το γιατί υπάρχει αυτό το κενό. Το κλειδί; Μια διαδικασία που επηρεάζει τις ατμόσφαιρες των πλανητών.
"Οι επιστήμονες των εξωπλανητών έχουν αρκετά δεδομένα τώρα για να πουν ότι αυτό το χάσμα δεν είναι τυχαίο. Υπάρχει κάτι που συμβαίνει που εμποδίζει τους πλανήτες να φτάσουν και/ή να παραμείνουν σε αυτό το μέγεθος", είπε ο Christiansen.
Η μελέτη υποδηλώνει ότι ορισμένοι υπο-Ποσειδώνες χάνουν την ατμόσφαιρά τους, με αποτέλεσμα να συρρικνώνονται. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να οφείλεται σε ανεπαρκή μάζα, και συνεπώς σε ανεπαρκή βαρυτική δύναμη, για να συγκρατήσει αυτά τα αέρια στρώματα.
Δύο κύρια φαινόμενα εξηγούν αυτήν την ατμοσφαιρική απώλεια:
- Απώλεια μάζας από πυρήνα . Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει ακτινοβολία από τον θερμό πυρήνα ενός πλανήτη που απομακρύνει την ατμόσφαιρα με την πάροδο του χρόνου. Φανταστείτε τον πυρήνα ενός πλανήτη να λειτουργεί σαν εσωτερικός κλίβανος, αποβάλλοντας σταδιακά το ατμοσφαιρικό του στρώμα.
- Φωτοεξάτμιση . Αντίθετα, η φωτοεξάτμιση συμβαίνει όταν η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη απογυμνώνεται από την έντονη ακτινοβολία από το άστρο υποδοχής του. Σκεφτείτε το σαν ένα κοσμικό πιστολάκι μαλλιών που λιώνει ένα παγάκι.
Αυτό το infographic περιγράφει λεπτομερώς τους κύριους τύπους εξωπλανητών. Πίστωση:NASA/JPL-Caltech. Για να διαφοροποιήσει αυτούς τους δύο μηχανισμούς, η ομάδα του Christiansen παρατήρησε τα αστρικά σμήνη Praesepe και Hyades, τα οποία είναι ηλικίας 600 έως 800 εκατομμυρίων ετών. Αυτά τα αστρικά σμήνη, σχετικά νέα σε κοσμικούς όρους, χρησιμεύουν ως τέλεια εργαστήρια για τη μελέτη της πλανητικής εξέλιξης. Η υπόθεση στην πλανητική επιστήμη είναι ότι οι πλανήτες είναι γενικά τόσο παλιοί όσο και τα αστέρια που τους φιλοξενούν. Έτσι, οι υπο-Ποσειδώνες που περιφέρονται γύρω από αυτά τα αστέρια προσφέρουν μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσουν πλανήτες σε ένα συγκεκριμένο στάδιο του κύκλου ζωής τους.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Σχεδόν το 100% των άστρων στο Praesepe και στο Hyades είχαν ακόμα έναν υπο-Ποσειδώνα πλανήτη ή υποψήφιο πλανήτη σε τροχιά γύρω τους. Αυτό το υψηλό ποσοστό συγκράτησης των υπο-Ποσειδώνων ήταν σε πλήρη αντίθεση με τα παλαιότερα αστρικά σμήνη που παρατηρήθηκαν από την αποστολή K2 της NASA, όπου μόνο το 25% των αστεριών ηλικίας άνω των 800 εκατομμυρίων ετών είχαν υπό-Ποσειδώνες σε τροχιά. Το συμπέρασμα ήταν σαφές:η φωτοεξάτμιση, η οποία συμβαίνει πολύ νωρίτερα στη ζωή των πλανητών (στα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια), δεν θα μπορούσε να είναι η κύρια αιτία απώλειας της ατμόσφαιρας για αυτούς τους νεότερους υπο-Ποσειδώνες.
Αυτό δείχνει έντονα ότι η απώλεια μάζας που τροφοδοτείται από τον πυρήνα είναι η πιο πιθανή εξήγηση για το παρατηρούμενο χάσμα μεγέθους. Προηγουμένως, η συναίνεση μεταξύ των αστρονόμων ήταν ότι η φωτοεξάτμιση έπαιζε σημαντικότερο ρόλο στα πρώτα στάδια της εξέλιξης των εξωπλανητών. Η τεράστια κλίμακα της ατμοσφαιρικής κατακράτησης που παρατηρείται σε νεότερα αστρικά σμήνη όπως το Praesepe και το Hyades υποδηλώνει μια διαφορετική ιστορία.
Ενώ αυτή η μελέτη σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση των εξωπλανητών, είναι μόνο ένα κομμάτι ενός μεγαλύτερου κοσμικού παζλ. Ο Christiansen σημειώνει ότι η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη και μελλοντικές μελέτες θα δοκιμάσουν περαιτέρω αυτά τα ευρήματα.
Τα ευρήματα εμφανίστηκαν στο The Astronomical Journal .
Tibi Puiu
Ο Tibi είναι επιστημονικός δημοσιογράφος και συνιδρυτής του ZME Science. Γράφει κυρίως για την αναδυόμενη τεχνολογία, τη φυσική, το κλίμα και το διάστημα. Στον ελεύθερο χρόνο του, στον Tibi αρέσει να φτιάχνει περίεργη μουσική στον υπολογιστή του και να γαμπρός. Είναι πτυχιούχος μηχανολόγος μηχανικός και μεταπτυχιακός στα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
