Astronomi

Er det sandsynligt, at intergalaktiske stjerner stadig vil beholde deres planeter?

Er det sandsynligt, at intergalaktiske stjerner stadig vil beholde deres planeter?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

I betragtning af at vi har opdaget hundreder af intergalaktiske stjerner (IG'er), og at de fleste stjerner har planeter, hvad ved vi om sandsynligheden for, at IG'er bevarer deres planeter, efter at de er skubbet ud af deres galakse?

Relateret til det, hvad er chancerne for, at skurkplaneter også er intergalaktiske? Hvis der er en planet, der flyder ud i det intergalaktiske rum, er det mere sandsynligt, at den kredser om en stjerne eller alene?


Mens nær møder med supermassive sorte huller er dårlige for solsystemers stabilitet [citat behov?], Bliver mange intergalaktiske stjerner intergalaktiske uden et tæt møde. De er en del af vandløb og tidevandshaler, der opstår, når galakser eller kuglehobe bliver tidevis forstyrret af en anden galakse.

Selvom møder med sorte huller normalt er forstyrrende, antyder simuleringer stadig, at nogle planeter kan forblive omkring stjernen. Dette er højst sandsynligt for planeter rigtigt tæt på stjernen, som varme jupitere.


Spørg Ethan: Kan stjerner flygte fra galaksen med planeterne intakte?

”Kortlægning af elementerne i en stjerne er som at læse dens DNA. Vi bruger disse DNA-aflæsninger til at afkode Mælkevejens historie fra de stjerner, som vi kan observere i dag. ” -Steven Majewski

Selvom stjernerne i vores galakse vil leve i milliarder af år, kan der en gang imellem ske en katastrofe, der slår en ud af sin stabile bane omkring vores galakse. Ville det være muligt for en ikke kun at blive forstyrret, men at blive udstødt helt? Og hvis det var, er der nogen chance for, at du stadig kan hænge på dine planeter, hvilket måske resulterer i en beboelig, intergalaktisk verden, hvor din "Sol" (og måske nogle andre planeter) udgør det eneste skarpe lys, du vil se? Andy Brewer vil vide for denne uges Ask Ethan:

Er det muligt for en stjerne at undslippe tyngdekraften i sin galakse? Hvis det er tilfældet, kan det gøre det med kredsløb om planeter? Hvis ja, hvis du var på en planet og stirrede på nattehimlen, ville du se konstellationer bestående af galakser?

Første gang du kigger op på stjernerne på vores nattehimmel, kan det komme som en overraskelse at indse, at hver eneste er placeret i vores egen Mælkevejs galakse. Ikke kun det, men det overvældende flertal af dem, vi kan se, er inden for få hundrede lysår fra jorden: jordnødder i galaktisk skala. Ligesom vores sol drejer de sig omkring vores galakse centrum på omkring 220 km / s, hvor de fleste af dem har yderligere bevægelser på ± 20 km / s oven på det, hvorfor stjernernes relative position ændrer sig over tid. Praktisk talt er hverken kun en enkelt flammende kugle af fusion og lys, men har sandsynligvis sit eget solsystem, komplet med planeter og nogle gange også andre stjerner. For det meste bevæger disse stjerner sig simpelthen gennem galaksen i en dejlig, stabil bane takket være det faktum, at Mælkevejens tyngdekraft er ret forudsigelig, og at andre stjerner, der passerer tæt på den, er relativt sjældne begivenheder.

Men stjerner lever længe, ​​og selv om afstanden mellem dem er meget stor, sker der tætte tilgange med en vis regelmæssighed. Mens hastigheder på

220 km / s er nok til at holde os i en næsten cirkulær bane omkring det galaktiske centrum, yderligere et par hundrede km / s skulle være nok til at få os ud af galaksen helt. Baseret på data fra RAdial Velocity Experiment (RAVE) undersøgelsen, hvor data fra næsten 100 højhastighedsstjerner blev samlet og analyseret, var vi i stand til at bestemme, at den samlede masse af Mælkevejen er omkring 1,6 billioner solmasser, hvilket betyder flugten hastighed på vores afstand er et sted mellem 500–550 km / s. Endnu et løft på 300 km / s i den rigtige retning eller deromkring, og intergalaktisk rum bliver vores destination.

Nære gravitationsinteraktioner mellem stjerner er heller ikke så utroligt sjældne. En gang i en million år eller deromkring kommer en stjerne i nærheden af ​​Solens Oort-sky, og sandsynligvis omkring fem gange i vores historie har vi haft en stjernetilgang i afstanden fra Kuiper-bæltet. Der er endda nogle stjerner i vores galakse, der bevæger sig så hurtigt, at vi ved, at de for nylig fik et "tyngdekraft" boost fra en masse (eller massekoncentration), som Mira, som det fremgår af en "hale" tilbage, når de bevæger sig gennem det interstellære rum .

Mira, der bevæger sig "kun" yderligere 63 km / s, forlader ikke vores galakse når som helst, men der er en vigtig kendsgerning at bemærke om det: Mira har en hvid dværgkammerat, hvilket betyder at store tyngdekraft "spark" ofte ikke er ' t nok til at afbinde et solsystem! Vi kan dog se på den hurtigste stjerne i Mælkevejsgalaksen - US 708 - for at finde en der vilje flugt. Ved en hastighed på 1200 km / s kan den have fået sit spark fra en supernova (måske endda en sjælden "dobbelt detonation" supernova) og er på vej ud af Mælkevejen.

Der burde være et betydeligt antal stjerner, der fylder intergalaktisk rum, da universet har haft mere end ti milliarder år til at skubbe stjerner ud af dets galakser. Desuden er regioner, hvor der dannes stjerner - åbne og kugleformede klynger - utrolig tætte med stort antal stjerner i meget små volumener, hvilket giver mange muligheder for tyngdekraftens slangebøsseeffekt. Der er en effekt, der opstår, der er så godt undersøgt og så godt simuleret, at vi har et specielt navn til det: voldelig afslapning. Når mange masser af forskellig størrelse er bundet sammen, har de letteste masser en tendens til at blive smidt ud i en voldsom hastighed, mens de resterende masser vinder mere fastbundet. Dette forklarer, hvorfor nogle af de ældste kuglehobe er så stærkt koncentreret mod deres kerner.

Mens en interaktion, der sker for tæt på en planet kunne skubber også ud, simuleringer indikerer, at det er en sjældenhed, og at de fleste planeter skal forblive intakte. Mens der sandsynligvis er under en million stjerner, der hidtil er blevet skubbet ud af vores Mælkevej, er vores univers stadig ret ung. Efterhånden som mange kvadrillioner af år er gået, vil antallet stige til mest stjerner, der nogensinde har eksisteret i Mælkevejen, bliver smidt ud, inklusive (sandsynligvis) hvad der er tilbage af vores sol. De første intergalaktiske stjerner blev opdaget i Jomfruklyngen i 1997, hvilket beviser, at dette er et fænomen, der har været i spil i lang tid.

Enten ved gravitations- eller supernovadrevne spark bliver stjerner kastet ud af galakser hele tiden. Når de gør det, ender de i det intergalaktiske rum med nattehimmel, der kun er fyldt med fjerne galakser, hvilket kan give dig en visning - når som helst - som et stillbillede fra den vidunderlige Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -film: A Flight Gennem universet.

Det, du ser, ser ikke ud som konstellationer, men sporer snarere universets store struktur. Og måske ville du undre dig, hvis du ikke vidste bedre, hvorfor dit Sol var den eneste stjernelignende ting på nattehimlen, og hvordan du blev så uheldig, at alt hvad du ville se, ville være disse fjerne pletter. Var de sammensat af milliarder stjerner som din, mens du bare var utrolig uheldig at være så alene? Eller ville du være den heldige at have udsigt over hele universet uden en galakse til at stå i vejen for dig? Det hele afhænger af dit perspektiv!


Overgår planeter stjernerne?

Af: J. Kelly Beatty 19. maj 2011 11

Få artikler som denne sendt til din indbakke

Spørg en astronom, hvor mange stjerner der befolker Mælkevejen, og det sædvanlige svar er 200 til 400 milliarder. Det er ikke, at alle disse soler faktisk er talt i stedet, det er et statistisk skøn baseret på folketællingen i vores umiddelbare interstellære omgivelser.

En kunstner & # 039s skildring af en uhyggelig planet, der driver alene gennem det interstellære rum, kun oplyst af stjernelys.

en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i dagens udgave af Natur, antyder, at en fuldstændig folketælling af "store kroppe", der løber løst i vores galakse, faktisk kan udgøre næsten en billion - fordi Jupitermasse "planeter" i det interstellære rum meget vel kan overstige stjernerne selv.

Beviset for denne pludselige overflod af objekter fra planetmasse kommer fra en dedikeret søgning foretaget af to hold observatører: Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) Collaboration og Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) Collaboration.

I 2006-07 brugte MOA- og OGLE-holdene teleskoper i henholdsvis New Zealand og Chile til at overvåge lysstyrken på 50 millioner stjerner i den enorme stjernebulse, der omgiver Mælkevejens centrum. Anført af Takahiro Sumi (Osaka University) brugte observatører disse faciliteter til at registrere lysstyrken for hver stjerne mindst en gang i timen. Efter at have kogt ned alle disse data fandt holdene, at 474 stjerner kortvarigt havde steget i lysstyrke på en måde, der angav gravitationslinser af deres lys ved usynlige forgrundsgenstande, der passerer næsten foran dem. Under disse tilfældige syzygier bøjer tyngdekraften i forgrundsobjektet og koncentrerer lyset fra baggrundsstjernen - en begivenhed kendt som mikrolinsering.

Venstre: Tyngdekraften i en forgrundsstjerne (orange) kan fungere som en linse til at fokusere og forstærke lyset fra en fjernere stjerne (gul), hvilket forårsager en kort stigning i lysstyrke, der kan registreres fra Jorden (nederst). Centrum: Hvis forgrundsstjernen har en massiv planet, resulterer en dobbelt-toppet lyskurve. Ret: En ensom planet, enten langt fra værtsstjernen eller flyder frit, skaber en mindre, meget kortere linsehændelse.


Krympende planeter kunne forklare Mystery of Universe's Missing Worlds

Undersøgelse af data fra Kepler-rumteleskopet fandt forskere fra Flatiron Institute, at planets krympning over milliarder af år sandsynligvis forklarer et årslangt mysterium: knapheden på planeter omtrent dobbelt så stor som Jordens størrelse.

Der har været et gennembrud i tilfælde af de manglende planeter.

Mens planetjagtmissioner har opdaget tusinder af verdener, der kredser om fjerne stjerner, er der en alvorlig knaphed på exoplaneter, der måler mellem 1,5 og to gange Jordens radius. Det er mellemgrunden mellem stenede superjord og større, gasindhyllede planeter kaldet mini-Neptunes. Siden opdagelsen af ​​dette 'radiusgab' i 2017 har forskere sluppet ud, hvorfor der er så få mellemstore himmellegemer.

Den nye anelse opstod fra en ny måde at se på dataene på. Et team af forskere ledet af Flatiron Instituttets Trevor David undersøgte, om radiusgabet ændres, når planeterne bliver ældre. De delte op exoplaneter i to grupper - unge og gamle - og revurderede kløften. De mindst almindelige planetradier fra det yngre sæt var i gennemsnit mindre end de mindst almindelige fra det ældre sæt, fandt de. Mens den knapeste størrelse for yngre planeter var ca. 1,6 gange Jordens radius, er den ca. 1,8 gange Jordens radius i ældre aldre.

Implikationen, foreslår forskerne, er at nogle mini-Neptunes krymper drastisk over milliarder af år, da deres atmosfærer lækker væk og kun efterlader en solid kerne. Ved at miste deres gas “springer” mini-Neptunes planetens radiusgab og bliver superjordiske. Efterhånden som tiden går, forskydes radiusgabet, når større og større mini-Neptunes gør springet og omdannes til større og større superjord. Mellemrummet er med andre ord kløften mellem de største superjordstørrelser og de mindste mini-Neptunes, der stadig kan bevare deres atmosfærer. Forskerne rapporterer deres fund den 14. maj i Den astronomiske tidsskrift.

"Det overordnede punkt er, at planeter ikke er de statiske kugler af klipper og gas, som vi undertiden har tendens til at tænke på dem som," siger David, en stipendiat ved Flatiron Institutes Center for Computational Astrophysics (CCA) i New York City. I nogle tidligere foreslåede modeller for atmosfæretab var "nogle af disse planeter 10 gange større i starten af ​​deres liv."

Resultaterne giver tillid til to tidligere foreslåede mistænkte i sagen: restvarme fra planetdannelse og intens stråling fra værtsstjernerne. Begge fænomener tilføjer energi til en planets atmosfære, hvilket får gas til at flygte ud i rummet. ”Sandsynligvis er begge effekter vigtige,” siger David, “men vi har brug for mere sofistikerede modeller for at fortælle, hvor meget hver af dem bidrager og hvornår” i planetens livscyklus.

Papirets medforfattere inkluderer CCA-forsker Gabriella Contardo, CCA-associeret forsker Ruth Angus, CCA-associeret forsker Megan Bedell, CCA-associeret forsker Daniel Foreman-Mackey og CCA-gæsteforsker Samuel Grunblatt.

Simons Foundation

Den nye undersøgelse anvendte data indsamlet af Kepler-rumfartøjet, som målte lyset fra fjerne stjerner. Når en exoplanet bevæger sig mellem en stjerne og jorden, dæmpes det observerede lys fra stjernen. Ved at analysere, hvor hurtigt planeten kredser om sin stjerne, stjernens størrelse og omfanget af dæmpningen, kan astronomer estimere exoplanets størrelse. Disse analyser førte i sidste ende til opdagelsen af ​​radiusgabet.

Forskere har tidligere foreslået et par potentielle mekanismer til skabelsen af ​​kløften, hvor hver proces finder sted over en anden tidsperiode. Nogle mente, at kløften opstår under planetdannelse, når nogle planeter dannes uden nok nærliggende gas til at puste deres størrelse op. I dette scenarie ville planetens radius og dermed radiusgabet blive præget ved fødslen. En anden hypotese var, at kollisioner med rumsten kunne sprænge en planets tykke atmosfære væk, hvilket forhindrede mindre planeter i at akkumulere masser af gas. Denne virkningsmekanisme ville tage cirka 10 millioner til 100 millioner år.

Andre potentielle mekanismer kræver mere tid. Et forslag er, at intense røntgenstråler og ultraviolet stråling fra en planetens værtsstjerne fjerner gas væk over tid. Denne proces, kaldet fotofordampning, ville tage mindre end 100 millioner år for de fleste planeter, men kunne tage milliarder af år for nogle. Et andet forslag er, at restvarme fra en planets dannelse langsomt tilføjer energi til planetens atmosfære og får gas til at flygte ud i rummet over milliarder af år.

Ved at klikke for at se denne video accepterer du vores fortrolighedspolitik.

David og hans kolleger startede deres undersøgelse ved at se nærmere på selve kløften. Det kan være vanskeligt at måle størrelsen på stjerner og exoplaneter, så de ryddede dataene op for kun at omfatte planeter, hvis diameter var fortroligt kendt. Denne databehandling afslørede et tomere hul end tidligere antaget.

Forskerne sorterede derefter planeterne ud fra, om de var yngre eller ældre end 2 milliarder år. (Jorden er til sammenligning 4,5 milliarder år gammel.) Da en stjerne og dens planeter dannes samtidigt, bestemte de hver planets alder baseret på dens stjernes alder.

Resultaterne antyder, at mindre mini-Neptunes ikke er i stand til at holde fast i deres gas. I løbet af milliarder af år fjernes gassen og efterlader en stort set solid superjord. Denne proces tager længere tid for større mini-Neptunes - som bliver de største super-jordarter - men vil ikke påvirke de mest gigantiske gasplaneter, hvis tyngdekraft er stærk nok til at holde deres atmosfære.

Det faktum, at radiusgabet udvikler sig over milliarder af år, antyder at synderen ikke er planetariske kollisioner eller en iboende særegenhed for planetformation. Restvarme inde fra planeterne, der gradvist fjerner atmosfæren, passer godt, siger David, men intens stråling fra moderstjernerne kan også bidrage, især tidligt. Det næste skridt er, at forskere bedre modellerer, hvordan planeter udvikler sig, så de forklarer, hvad der spiller en større rolle. Det kan betyde, at man overvejer yderligere kompleksiteter såsom interaktioner mellem spirende atmosfærer og planetariske magnetfelter eller magmahav.


Giv og tag af mega-blusser fra stjerner

De lange forhold mellem stjerner og planeterne omkring dem - inklusive solen og jorden - kan være endnu mere komplekse end tidligere antaget. Dette er en konklusion af en ny undersøgelse, der involverer tusindvis af stjerner ved hjælp af NASAs Chandra X-ray Observatory.

Ved at gennemføre den største undersøgelse nogensinde af stjernedannende regioner i røntgenstråler har et team af forskere ledet af Penn State-forskere hjulpet med at skitsere forbindelsen mellem meget kraftige blusser eller udbrud fra ungdommelige stjerner og den indvirkning, de kunne have på planeter i kredsløb.

”Vores arbejde fortæller os, hvordan solen måske har opført sig og påvirket den unge jord for milliarder af år siden,” sagde Kostantin Getman, forskningsprofessor i astronomi og astrofysik ved Penn State, der ledede undersøgelsen. "På nogle måder er dette vores ultimative oprindelseshistorie: Hvordan jorden og solsystemet blev til."

Forskerne undersøgte Chandras røntgendata om mere end 24.000 stjerner i 40 forskellige regioner, hvor stjerner dannes. De fangede over tusind stjerner, der afgav blusser, der er langt mere energiske end den mest kraftfulde blænding, der nogensinde er observeret af moderne astronomer på Solen, "Solar Carrington-begivenheden" i 1859. "Super" blusser er mindst hundrede tusind gange mere energisk end Carrington Event og “mega” blusser op til 10 millioner gange mere energisk.

Disse kraftige blusser observeret af Chandra i dette arbejde forekommer i alle de stjernedannende regioner og blandt unge stjerner af alle forskellige masser, inklusive dem der ligner solen. De ses også på alle forskellige stadier i udviklingen af ​​unge stjerner, lige fra tidlige stadier, hvor stjernen er stærkt indlejret i støv og gas og omgivet af en stor planetdannende skive til senere stadier, hvor planeter ville have dannet sig og skiverne er væk. Stjernerne i undersøgelsen har aldre anslået til at være mindre end 5 millioner år sammenlignet med solens alder på 4,5 milliarder år.

Holdet fandt ud af, at der forekommer flere superblændinger om ugen for hver ung stjerne, gennemsnit over hele prøven, og omkring to mega-blusser hvert år.

”Vi ønsker at vide, hvilken slags indflydelse - gode og dårlige - disse blusser har på planetenes tidlige liv,” sagde medforfatter Eric Feigelson, fremtrædende seniorforsker og professor i astronomi og astrofysik og statistik ved Penn State. "Denne kraftfulde blusser kan have store konsekvenser."

I løbet af de sidste to årtier har forskere hævdet, at disse gigantiske blusser kan hjælpe med at "give" planeter til stadig formende stjerner ved at køre gas væk fra materialeskiverne, der omgiver dem. Dette kan udløse dannelsen af ​​småsten og andet lille stenmateriale, der er et afgørende skridt for dannelse af planeter.

På den anden side kan disse blusser muligvis "tage væk" fra planeter, der allerede er dannet ved at sprænge enhver atmosfære med kraftig stråling, hvilket muligvis resulterer i deres fuldstændige fordampning og ødelæggelse på mindre end 5 millioner år.

Forskerne udførte også detaljeret modellering af 55 lyse super- og mega-blusser og fandt ud af, at de fleste af dem ligner langvarige blusser set på Solen, der producerer "koronale masseudstødninger", kraftige udstødninger af ladede partikler, der kan skade planetariske atmosfærer. Solar Carrington-begivenheden involverede en sådan udstødning.

Dette arbejde er også vigtigt for at forstå blusserne selv. Holdet fandt ud af, at blussens egenskaber, såsom deres lysstyrke og frekvens, er de samme for unge stjerner med og uden planetdannende skiver. Dette indebærer, at blussene sandsynligvis svarer til dem, der ses på solen, med sløjfer af magnetfelt med begge fodspor på stjernens overflade snarere end en forankret til disken og en til stjernen.

"Vi har fundet ud af, at disse kæmpe blusser er som dem på solen, men kun forstørres kraftigt i energi og frekvens og størrelsen på deres magnetiske sløjfer," sagde medforfatter Gordon Garmire fra Huntingdon Institute for X-ray Astronomy i Huntingdon, Pennsylvania. "Forståelsen af ​​disse fantastiske udbrud kan hjælpe os med at forstå de mest kraftfulde blusser og koronale masseudkast fra solen."

Dette arbejde blev præsenteret på det nylige møde i American Astronomical Society-mødet og er beskrevet i et papir, der er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal. NASAs Marshall Space Flight Center administrerer Chandra-programmet. Smithsonian Astrophysical Observatory's Chandra X-ray Center kontrollerer videnskab fra Cambridge, Massachusetts og flyoperationer fra Burlington, Massachusetts.


Ultraviolet stråling fra stjerner med lav masse kunne gøre planeter ubeboelige

Stjerner med lav masse er i øjeblikket de mest lovende mål, når de søger efter potentielt beboelige planeter, men ny forskning har afsløret, at nogle af disse stjerner producerer betydelige mængder ultraviolet (UV) stråling gennem hele deres levetid. Sådan stråling kunne hindre udviklingen af ​​liv på alle planeter, der kredser om.

M-dværge er stjerner, der er køligere og mindre massive end stjerner som vores sol og er den mest almindelige type stjerne i galaksen, hvilket betyder, at det er vigtigt, at vi bedre forstår dem og den indflydelse, de har på deres planeter.

Det er vanskeligt at opdage jordbaserede planeter i den beboelige zone - det område, hvor der kan eksistere flydende vand på en planets overflade - når de passerer foran eller gennemgår sollignende stjerner. Dette skyldes dels, at vi kun ser en lille dukkert i lyset, når planeten krydser stjernen, og dels fordi deres baner er lange nok til, at vi bliver nødt til at vente flere år på at observere flere gennemgange. Men fordi M-dværge er mindre og køligere, er planeterne i deres beboelige zone meget tættere på deres stjerne, hvilket resulterer i større og hyppigere dråber i lys, hvilket gør dem lettere at opdage.

Dette gør M-dværge til ideelle kandidater, når de søger efter potentielt beboelige planeter, hvilket har ført til, at jordbundsplaneter, der er beboelige, blev opdaget omkring M-dværge, herunder Proxima Centauri, TRAPPIST -1 og Ross 128.

Ultraviolette niveauer over tid

Et papir fra astrofysikerne Adam Schneider og Evgenya Shkolnik fra Arizona State University, der for nylig blev offentliggjort i The Astronomical Journal, har afsløret, at de hotteste og mest massive M-dværge, kaldet 'tidlig type', udsender forskellige mængder UV-stråling i løbet af deres levetid sammenlignet med de mindre massive og køligere 'mid-' og 'late-type' M-dværge. Papiret brugte observationer fra NASAs Galaxy Evolution Explorer (GALEX) rumfartøj til at undersøge flere populationer af M-dværge i ultraviolet lys.

M-dværge vides at udsende højere niveauer af potentielt skadelig UV-stråling end stjerner som vores sol. UV-stråling kan ødelægge planetariske atmosfærer og have en skadelig virkning på biologien. Det kan også påvirke overflod af molekyler i planetariske atmosfærer, herunder kuldioxid, ilt og ozon. Ultraviolet lys kan nedbryde kuldioxidmolekyler i deres atomkomponenter og producere atomært ilt, der derefter kombineres med molekylært ilt til dannelse af ozon. Ozon er lettere at detektere end ilt og anses ofte for at være en potentiel biomarkør for livet, så overdreven UV-stråling, der resulterer i ekstra ozon, kan producere falske positive, hvor vi fejler den ekstra ozon som et biologisk produkt. Derfor er det vigtigt at forstå niveauerne af UV-stråling, der udsendes af M-dværge, for at vurdere observationer af deres atmosfærer.

Målet med programmet 'Habitable Zones and M-dwarf Activity across Time' (HAZMAT) er at bruge UV-observationer til at forstå, hvordan beboelsesevne for stjerner med lav masse ændrer sig over tid. Forskerne brugte GALEX til at observere en stor prøve af M-dværge med kendte aldre mellem ti millioner år og fem milliarder år gamle.

Deres resultater afslørede, at mellemstore og sene typer stjerner med lavere masse bevarer høje niveauer af UV-aktivitet med kun et meget gradvist fald over tid sammenlignet med de tidlige type M-dværge, hvor niveauerne af UV-stråling falder hurtigere som stjernernes alder.

Niveauerne af UV-stråling er meget forskellige på tværs af de tidlige M-dværge, men dette ses ikke hos de sene stjerner. Dette kan skyldes indflydelsen af ​​stjernernes rotation. De laveste massestjerner er fuldt konvektive, hvilket betyder, at stjernematerialet stiger og falder i konvektive strømme gennem hele stjernen. Højere massestjerner er opdelt i forskellige zoner med en strålezone såvel som en konvektiv zone, hvor energien spredes gennem stråling. Stjerner begynder deres liv med at rotere hurtigt og spinder derefter ned over tid, da de mister momentum gennem stjernevinden. Stjernevinden fungerer ikke effektivt i fuldt konvektive stjerner, så det forventes, at de sene stjerner vil forblive roterende hurtigt meget længere end de tidlige typer stjerner. Rotation er direkte relateret til aktivitet, så dette kunne forklare, hvorfor stjerner med lavere masse er aktive i længere tid.

Skadeligt for livet

Resultaterne antyder, at M-dværge med lavere masse har vedvarende UV-stråling, hvilket kan udelukke muligheden for liv på planeter i kredsløb, inklusive dem omkring TRAPPIST -1 og Proxima Centauri.

”Hvis mængden af ​​UV-strøm, der er fantastisk på en planet, er skadelig for livet på denne planet, kan tidlige M-dværge måske være mere ønskelige steder at lede efter fast ejendom,” siger Schneider. ”Men det er meget sandsynligt ikke så simpelt. Ved første kig kan det virke som om vores arbejde antyder, at stjerner som TRAPPIST -1 og Proxima Centauri måske er mindre tilbøjelige til at have beboelige planeter på grund af den langvarige UV-aktivitet hos de laveste massestjerner, men forestillingen om beboelighed er ekstremt kompliceret og der er mange andre faktorer ud over UV-flux, der skal overvejes. ”

Nyere forskning fra et hold ved Harvard University ledet af Sukrit Ranjan antyder endda, at planeter omkring stjerner med lav masse måske ikke får nok af den rigtige type UV-stråling, der er nødvendig for at præbiotisk kemi skal finde sted. "Jeg synes, det er stadig for tidligt at sige med sikkerhed, om langvarig UV-aktivitet er" god "eller" dårlig "for en sen type M-dværg," tilføjer Schneider

Undersøgelsen & # 8220 HAZMAT. III. UV Evolution of Mid- to Late-M Stars with GALEX, & # 8221 blev offentliggjort i The Astronomical Journal. Arbejdet blev delvis støttet gennem NASAs Habitable Worlds Program og Nexus for Exoplanet System Science (NExSS). NASA Astrobiology-programmet giver ressourcer til beboelige verdener og andre forsknings- og analyseprogrammer inden for NASA Science Mission Directorate (SMD), der anmoder om forslag, der er relevante for astrobiologiforskning. NExSS er et NASA-netværk for forskningskoordinering, der delvist understøttes af NASA Astrobiology Program. Dette programelement deles mellem NASAs Planetary Science Division (PSD) og Astrophysics Division.

Tilmeld dig for at få det seneste inden for nyheder, begivenheder og muligheder fra NASA Astrobiology Program.


Planet-spisende stjerner kan hjælpe med at søge efter andre 'jordarter'

Nogle soler spiser planeterne rundt om dem og skaber unikke kemiske signaturer, der kan hjælpe astronomer i deres planetjagt.

/> Nogle soler er verdensspisere, der spiser de stenrige planeter omkring dem som så mange M & ampM'er. Video screenshot af Michael Franco / CNET

Selvom vores sol er en kogende kedel af gas, metal, stråling og nukleare reaktioner, er den stadig temmelig tam. Eksempel: det har ikke fortæret Jorden endnu, i modsætning til nogle andre stjerner i galaksen, der har tendens til at spise på planeterne, der cirkler omkring dem.

Trey Mack, en kandidatstuderende i astronomi ved Vanderbilt University, har set på to G-klasse (gule) stjerner, der ligner vores egen sol og bestemt, hvad der sker med dem, når de begynder at spise stenagtige planeter som vores jord. Ved at afkode den kemiske sammensætning af sådanne stjerner, mener Mack, at vi kan se ud i galaksen og lettere finde solsystemer, der er vært for jordlignende planeter.

Relaterede historier

Når en stjerne viser tegn på at have spist planeter, "vil vi være i stand til at konkludere, at deres planetariske systemer skal være meget forskellige fra vores egne, og at de højst sandsynligt mangler indre stenagtige planeter," sagde Mack i en erklæring. "Og når vi finder stjerner, der mangler disse underskrifter, så er de gode kandidater til at være vært for planetariske systemer, der ligner vores egne."

Selvom solen kan virke som den onde skurk i denne rumopera - suge ind og fordampe selve planeterne, der drejer sig om dem - er de virkelige syndere i at sende planeterne til deres undergang andre planeter.

"Forestil dig, at stjernen oprindeligt dannede stenagtige planeter som Jorden. Forestil dig endvidere, at den også dannede gaskæmpeplaneter som Jupiter," sagde Mack. "De stenede planeter dannes i regionen tæt på stjernen, hvor den er varm, og gaskæmperne dannes i den ydre del af planetariet, hvor det er koldt. Men når gaskæmperne er fuldt dannet, begynder de at migrere indad og , som de gør, begynder deres tyngdekraft at trække og trække i de indre stenede planeter.

"Med den rigtige mængde træk og træk kan en gaskæmpe let tvinge en stenet planet til at springe ind i stjernen. Hvis nok stenede planeter falder ind i stjernen, vil de stemple den med en bestemt kemisk signatur, som vi kan opdage."

Så hvad er egentlig denne signatur? Hvordan påvirker en jævn diæt af planeter en stjernes sammensætning?

For at finde ud af undersøgte Mack - sammen med medforfatter Simon Schuler fra University of Tampa og studievejleder, Vanderbilt professor i astronomi Keivan Stassun - den kemiske sammensætning af et binært par stjerner kendt som HD 20781 og HD 20782 ved hjælp af spektroskopi. , der oversætter stjernernes kemiske sammensætning til farvebånd.

Hvad de fandt ud af, var at hver indeholdt forhøjede niveauer af elementer inklusive aluminium, silicium, calcium og jern - elementer, der var kritiske i dannelsen af ​​jordlignende planeter. Dette førte holdet til at konkludere, at en af ​​stjernerne havde indtaget mindst 10 planeter på jorden, mens den anden havde spist mindst 20 af dem.

/> Forskerne brugte et spektrum som dette af vores sol til at evaluere den kemiske sammensætning af to binære stjerner. N.A.Sharp, NOAO / NSO / Kitt Peak FTS / AURA / NSF

Hvis denne form for kemisk analyse viser sig at være sandt for andre solsystemer i galaksen, vil forskerne have fundet en måde for os let og nøjagtigt at forudsige, hvilke soler der kan have jordlignende planeter, der cirkler rundt om dem, og hvilke der har spist dem alle op. Det er åbenbart, at stjerner, der viser kemisk bevis for, at de har slugt stenede planeter, er usandsynlige steder at lede efter jordlignende verdener.

Hvad mere er, mener Stassun, at arbejdet fundamentalt kan ændre den måde, astronomer ser mod himlen på for at finde jordlignende eksoplaneter. ”Dette arbejde afslører, at spørgsmålet om, hvorvidt og hvordan stjerner danner planeter, faktisk er den forkerte ting at stille,” sagde han. "Det virkelige spørgsmål ser ud til at være, hvor mange af de planeter, som en stjerne laver, undgår skæbnen ved at blive spist af deres moderstjerne?"


Abstrakt

Det antages bredt, at en stjerne og dens protoplanetære disk oprindeligt er justeret med stjernekvator parallelt med diskplanet. Når observationer afslører en forskydning mellem stjernernes rotation og planetens kredsløb, er den sædvanlige fortolkning, at den oprindelige tilpasning blev forstyrret af tyngdeforstyrrelser, der fandt sted efter planetdannelse. De fleste af de tidligere kendte forskydninger involverer isolerede varme Jupiters, for hvilke planet-planet-spredning eller verdslige effekter fra en bredere kredsende planet er de førende forklaringer. In theory, star/disk misalignments can result from turbulence during star formation or the gravitational torque of a wide-orbiting companion star, but no definite examples of this scenario are known. An ideal example would combine a coplanar system of multiple planets—ruling out planet–planet scattering or other disruptive postformation events—with a backward-rotating star, a condition that is easier to obtain from a primordial misalignment than from postformation perturbations. There are two previously known examples of a misaligned star in a coplanar multiplanet system, but in neither case has a suitable companion star been identified, nor is the stellar rotation known to be retrograde. Here, we show that the star K2-290 A is tilted by 12 4 ○ ± 6 ○ compared with the orbits of both of its known planets and has a wide-orbiting stellar companion that is capable of having tilted the protoplanetary disk. The system provides the clearest demonstration that stars and protoplanetary disks can become grossly misaligned due to the gravitational torque from a neighboring star.


Habitable exomoons will need to be bigger than Mars

Planet-sized moons orbiting huge gas giants could provide havens for life around other stars, but in order to be habitable these moons would need to be larger and more massive than Mars, according to new research by René Heller and Ralph Pudritz of McMaster University in Canada.

There are 181 currently known moons around planets and dwarf planets in the Solar System (this figure may grow if New Horizons finds more moons around Pluto), but thus far no moon around an exoplanet – a planet orbiting a star other than the Sun – has ever been found. However, astronomers consider it a safe bet that exoplanets will be joined by exomoons and that so far we simply lack the sensitivity to detect them. Just as there are extreme exoplanets several times more massive than Jupiter, astronomers suspect that there could also be moons many times more massive than the moons in our Solar System.

These giant exoplanets are gaseous worlds without a surface and certainly could not bear life as we know it. Their solid moons, however, might potentially be habitable, especially if the planets have migrated inwards towards the habitable zone. This zone is just at the right distance from a star for temperatures to be just right for worlds wrapped in an atmosphere to have liquid water on their surface. In our Solar System Earth resides inside the Sun’s habitable zone, with Venus just beyond the inside edge of the zone and Mars on the outer edge.

In a pair of papers, published respectively in the journals Astronomi og astrofysik og Den astrofysiske tidsskrift, Heller and Pudritz explored what it would take for a moon that has tagged along with its migrating planet to be able to potentially support life.

Chiefly, a moon has to be able to retain its liquid water, and massive moons have two advantages in doing so. One, is that the extra gravity is able to hold onto a water-rich atmosphere better. Two, is that the more massive a moon, the longer it can retain heat in its core to drive an internal dynamo that generates a magnetic field. This heat can be added to by the friction it feels inside from the gravitational tides wielded by its parent gas giant. The magnetic field forms a protective bubble around the moon, called a magnetosphere, deflecting the solar wind and preventing the atmosphere and its water vapour from being stripped away. This is crucial, particularly as in 2013, Heller and Jorge Zuluaga of the University of Antioquia in Colombia discovered that the parent planet’s magnetic field would not extend far enough to protect moons beyond the ice line.

So Heller and Pudritz set about exploring the formation of massive moons, using our own Jupiter and its four Galilean moons as ideal test subjects. They found that, in any moon-forming disc that settles around a growing planet, the point where temperatures drop low enough for water-ice to condense and snow out as solid ice is the crucial factor in controlling the mass of the moons. The reason is that the addition of the ice increases the overall density of the disc beyond the ice line, meaning that more massive moons can form out there. If we look towards Jupiter, its two largest moons – Ganymede and Callisto – both formed beyond the ice line.

Scaling this up to gas giants several times the mass of Jupiter, Heller and Pudritz calculated that it was feasible for ice-rich moons larger than Mars to form beyond the ice line. Then, when gas giants migrate inwards towards their star, the massive icy moons they bring with them warm up, melting the ice – and they would have a lot of ice.

If Ganymede were as close to the Sun as Earth is, its ice would melt, but it would not be massive enough to hold onto its water. Image: NASA/JPL/DLR.

“I’ve been wondering for years now what would happen to those formerly icy moons that take a piggyback ride with their planets to the habitable zone around a Sun-like star,” Heller tells Astronomy Now. “I’d assume they would end up as water worlds, but the persistence of the ocean would crucially depend upon the moon’s surface gravity, which determines whether the moon is capable of holding onto a substantial atmosphere.”

So, had Jupiter migrated further into the inner Solar System than it did, and settled there, Ganymede would have warmed up but would have been incapable of holding onto its water because it is not big enough, despite being larger than Mercury. Heller reckons that moons at least two or three times more massive than Mars would be required.

Furthermore, it is likely that habitable exomoons will only be found around Sun-like stars. Red dwarf stars, which are smaller and cooler but far more common in the Universe, tend not to produce particularly massive gas giant planets. Yet there are still plenty of stars like the Sun and many super gas giants that have migrated inwards. So even if we find a planetary system where a marauding world has barged through and kicked out all the smaller terrestrial planets, we should not rule that system out as a place to look for life. With the next generation of telescopes such as the European Extremely Large Telescope and the Thirty Meter Telescope under planning and construction, and new exoplanet missions such as TESS and PLATO soon to be launched, the exomoons might not be able to hide for much longer.


How Planets Form Determines Whether They Retain Elements Essential for Life

Nitrogen-bearing, Earth-like planets can be formed if their feedstock material grows quickly to around moon- and Mars-sized planetary embryos before separating into core-mantle-crust-atmosphere, according to Rice University scientists. If metal-silicate differentiation is faster than the growth of planetary embryo-sized bodies, then solid reservoirs fail to retain much nitrogen and planets growing from such feedstock become extremely nitrogen-poor. Credit: Illustration by Amrita P. Vyas/Rice University

Rice scientists attribute Earth’s nitrogen to rapid growth of moon- to Mars-sized bodies.

The prospects for life on a given planet depend not only on where it forms but also how, according to Rice University scientists.

Planets like Earth that orbit within a solar system’s Goldilocks zone, with conditions supporting liquid water and a rich atmosphere, are more likely to harbor life. As it turns out, how that planet came together also determines whether it captured and retained certain volatile elements and compounds, including nitrogen, carbon, and water, that give rise to life.

In a study published in Naturgeovidenskab, Rice graduate student and lead author Damanveer Grewal and Professor Rajdeep Dasgupta show the competition between the time it takes for material to accrete into a protoplanet and the time the protoplanet takes to separate into its distinct layers — a metallic core, a shell of silicate mantle and an atmospheric envelope in a process called planetary differentiation — is critical in determining what volatile elements the rocky planet retains.

Rice University geochemists analyzed experimental samples of coexisting metals and silicates to learn how they would chemically interact when placed under pressures and temperatures similar to those experienced by differentiating protoplanets. Using nitrogen as a proxy, they theorize that how a planet comes together has implications for whether it captures and retains volatile elements essential to life. Credit: Tommy LaVergne/Rice University

Using nitrogen as proxy for volatiles, the researchers showed most of the nitrogen escapes into the atmosphere of protoplanets during differentiation. This nitrogen is subsequently lost to space as the protoplanet either cools down or collides with other protoplanets or cosmic bodies during the next stage of its growth.

This process depletes nitrogen in the atmosphere and mantle of rocky planets, but if the metallic core retains enough, it could still be a significant source of nitrogen during the formation of Earth-like planets.

Dasgupta’s high-pressure lab at Rice captured protoplanetary differentiation in action to show the affinity of nitrogen toward metallic cores.

“We simulated high pressure-temperature conditions by subjecting a mixture of nitrogen-bearing metal and silicate powders to nearly 30,000 times the atmospheric pressure and heating them beyond their melting points,” Grewal said. “Small metallic blobs embedded in the silicate glasses of the recovered samples were the respective analogs of protoplanetary cores and mantles.”

Using this experimental data, the researchers modeled the thermodynamic relationships to show how nitrogen distributes between the atmosphere, molten silicate and core.

Rice University graduate student Damanveer Grewal, left, and geochemist Rajdeep Dasgupta discuss their experiments in the lab, where they compress complex mixtures of elements to simulate conditions deep in protoplanets and planets. In a new study, they determined that how a planet comes together has implications for whether it captures and retains the volatile elements, including nitrogen, carbon and water, essential to life. Credit: Tommy LaVergne/Rice University

“We realized that fractionation of nitrogen between all these reservoirs is very sensitive to the size of the body,” Grewal said. “Using this idea, we could calculate how nitrogen would have separated between different reservoirs of protoplanetary bodies through time to finally build a habitable planet like Earth.”

Their theory suggests that feedstock materials for Earth grew quickly to around moon- and Mars-sized planetary embryos before they completed the process of differentiating into the familiar metal-silicate-gas vapor arrangement.

In general, they estimate the embryos formed within 1-2 million years of the beginning of the solar system, far sooner than the time it took for them to completely differentiate. If the rate of differentiation was faster than the rate of accretion for these embryos, the rocky planets forming from them could not have accreted enough nitrogen, and likely other volatiles, critical to developing conditions that support life.

“Our calculations show that forming an Earth-size planet via planetary embryos that grew extremely quickly before undergoing metal-silicate differentiation sets a unique pathway to satisfy Earth’s nitrogen budget,” said Dasgupta, the principal investigator of CLEVER Planets, a NASA-funded collaborative project exploring how life-essential elements might have come together on rocky planets in our solar system or on distant, rocky exoplanets.

“This work shows there’s much greater affinity of nitrogen toward core-forming metallic liquid than previously thought,” he said.

The study follows earlier works, one showing how the impact by a moon-forming body could have given Earth much of its volatile content, and another suggesting that the planet gained more of its nitrogen from local sources in the solar system than once believed.

In the latter study, Grewal said, “We showed that protoplanets growing in both inner and outer regions of the solar system accreted nitrogen, and Earth sourced its nitrogen by accreting protoplanets from both of these regions. However, it was unknown as to how the nitrogen budget of Earth was established.”

“We are making a big claim that will go beyond just the topic of the origin of volatile elements and nitrogen, and will impact a cross-section of the scientific community interested in planet formation and growth,” Dasgupta said.

Reference: “Rates of protoplanetary accretion and differentiation set nitrogen budget of rocky planets” by Damanveer S. Grewal, Rajdeep Dasgupta, Taylor Hough and Alexandra Farnell, 10 May 2021, Naturgeovidenskab.
DOI: 10.1038/s41561-021-00733-0

Rice undergraduate intern Taylor Hough and research intern Alexandra Farnell, then a student at St. John’s School in Houston and now an undergraduate at Dartmouth College, are co-authors of the study.

NASA grants, including one via the FINESST program, and a Lodieska Stockbridge Vaughn Fellowship at Rice supported the research.


Se videoen: Stjerner og galakser (November 2022).