Астрономија

Да ли би врући Јупитеров систем могао да одржи Тројанце?

Да ли би врући Јупитеров систем могао да одржи Тројанце?


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.

Колико сам схватио, постоји гравитационо стабилна регија између Сунца и Меркура где би астероиди могли - у теорији - да орбити дужи период, а да не буду узнемирени. Међутим, ових хипотетичких вулканоида наизглед нема; вероватно је да њихове орбите пропадају и другим средствима осим утицаја планете, попут ефекта Јарковског. Такође имамо тројанске астероиде, који деле орбите планета попут Јупитера, али проводе време у водећим и пратећим Лагранге тачкама, одржавајући своје орбите стабилним.

Ако би врући Јупитер попут 51 Пегаси б био домаћин тројанским астероидима, да ли би њихова близина планете омогућила да њихове орбите остану дуже стабилне или би се њихове орбите распадале без обзира? Ако је Врући Јупитер мигрирао ка својој звезди, да ли је вероватније да је помео могуће тројанце?


да, врући Јупитери могу имати стабилне тројанце.

Сјајну анализу управо овог проблема дају Кислиакова и сар. (2015). Они сугеришу да би супер врући тројанци који испуштају гасове могли бити објашњење за ултраљубичасте аномалије примећене у системима ВАСП-12 и ХД 189733. Као део своје анализе, они истражују фотогравитациону стабилност тројанаца различите величине, и док показују да се тела величине метра могу избацити у временским размерама од око милион година, објекти величине Ио могу бити стабилни током животног века система . Такође може бити вредно напоменути да, иако су пронашли много стабилних орбити пуноглавца, нису пронашли ниједну стабилну орбину потковице (иако не показују да таква орбита не може постојати).

Што се тиче стварног формирања и хватања таквог тројанца, Беауге 'ет ал. (2007) моделирали су унутрашњу миграцију масивне планете, чија је полу-главна ос пропадала у временској скали од 10 ^ 5 - 10 ^ 7 ~ матхрм {ир} $. Њихови резултати сугеришу да ће током миграције бити задржан тројански сателит са пуноглавном орбитом близу $ Л_4 $.


Астрономи су уочили чудан, први те врсте астероид у близини Јупитера

ЈД Армстронг / ИфА / ЛЦОГТ

Астрономима још увек постоји пуно могућности да открију чудне нове објекте. Истраживачи који користе систем последњег узбуњивања Астероида од земаљског удара Универзитета на Хавајима (АТЛАС) пронашли су (путем Гизмодо) тројански астероид, 2019 ЛД2, који не само да прати непарну орбиту испред Јупитера, већ има и ледени реп - то је јединствени „цроссовер“ између астероида и комете. Чини се да је активан и мање од годину дана, што је необично када су Јупитерови тројанци често стари милијардама година и већ одавно требали да изгубе лед.

Биће потребно више података да би се утврдило шта је довело до овог јединственог налаза, али универзитетски Институт за астрономију сугерира да је Јупитер можда недавно снимио астероид из далеке (а тиме и хладније) орбите или да је дошло до судара са другом свемирском стеном могао је изложити лед који је раније био „сигуран“ од сунчеве топлоте. У сваком случају, ово откриће могло би пружити више увида о природи Сунчевог система и његове историје.


Да ли бисмо могли да живимо на Јупитеру?

Када људи коначно отпутују у свемир, где ћемо живети? Да ли ћемо икада успети да колонизујемо гасне дивове попут Јупитера?

НАСА и Елон Муск планирају одвести ваше дупе на Марс.

Није немогуће замислити људе који живе и раде на Црвеној планети. Можда ће то бити хрскави рудари астероида који се обогаћују копајући драгоцене минерале из неисцрпне залихе свемирских стена. Молите се да не копају превише дубоко. Требали бисмо питати Куату, тај језиви малишан све зна! Осим што увек покушава да вас натера да додирнете његове смешне ручице. Пасс.

Венера изгледа као да је прилично сјајно место за живот, ако се држимо облака у плутајућим небеским градовима, водећи млазне токове у нашим стиампунк ​​дирижаблима. Биће забавно, али прво, да ли неко зна како да закачи зупчаник на цилиндар? Венера, стижемо!

Требало би да се клонимо површине, међутим, то место ће те убити мртвог. Претпостављамо да се прхка шкољка задржала у гњецавом центру, бар током првих неколико тренутака. Једном када средимо договор о животу у свемиру, постоји ли негде где нећемо моћи да одемо?

Могли бисмо да створимо подводне градове на Европи или Ганимеду, у непрегледним океанима са егзотичним ненаоружаним, мирним, вегетаријанским јовијским китовима.Као Јупитер? Да ли бисмо могли да живимо тамо?

Јупитер је најмасивнија планета у Сунчевом систему. Пречник му је скоро 140.000 километара, а направљен је углавном од водоника и хелијума истих Сунчевих материјала. Има више од 317 пута већу масу од Земље, пружајући јој огромну гравитацију.

Ако бисте могли да стојите на врховима облака Јупитера, искусили бисте 2,5 пута већу гравитацију од оне на Земљи. Тада бисте пали у смрт, јер је то гасна планета, направљена од водоника, најлакшег елемента у Универзуму. Не можеш да стојиш на бензину, почетниче.

Ако бисте покушали да доведете свој балонски брод за истраживање Венусиан Верниан-а на излет преко неба Јупитера, потонуо би попут бакарне посуде са оловним наочарама.

Једино што је лакше од водоника је врући водоник. Рецимо да бисте могли да направите балон и напуните га прегрејаним водоником и лебдите око врхова облака Јупитера трпећи дробљење гравитације. Постоји ли још нешто што би вас могло убити?

Јеси ли напустио Земљу? Онда наравно постоји. Увек ће те све убити. Можда бисте то желели да напишете на месинганој плочици поред точка вашег брода са резбарењем Шиве у средишту, капетан барон Цогсвортх Цоппергласс.

Јупитер & # 8217с Велика црвена мрља и Ганимед & # 8217с Сенка. Кредит за слику: НАСА / ЕСА / А. Симон (Годдард Спаце Флигхт Центер)

Јупитер је окружен огромним магнетним пољем, десет пута моћнијим од Земљиног. Зароби честице, а затим их шиба попут акцелератора. Ово зрачење је милион пута снажније од Земљиног Ван Аленовог појаса. Наша велика брига за печење људског меса током дана Аполона.

Ако сте покушали да се приближите појасу зрачења без недовољне заштите. Било би лоше. Замислите само како заглављујете своју бакарну и месингану маштарију у огромну микроталасну пећницу.

Да ли је могуће да постоји чврсто језгро, дубоко у Јупитеру? Негде бисмо могли да живимо, а да не бринемо због тих досадних проблема са узгоном? Вероватно. Астрономи мисле да дубоко у себи има неколико пута већу масу Земље у стеновитом материјалу.

Наравно, притисак и температура су неразумљиви. Сматра се да температура у језгру Јупитера износи 24.000 степени Целзијуса. Водоник се дроби тако чврсто да постаје прегрејана течност или необични нови укуси леда. Постаје метал.

Морално, нисмо спремни да идемо тамо. А камоли да поставимо радњу. Дакле, задржимо се маштајући о вашим авантурама као Цар Ескуире Беардвеирди Брассноззле Стеамипанталоонс.

У својој класичној књизи из 2001. године, Артхур Ц. Цларке рекао је да су „сви ови светови ваши, осим Европе, не покушавајте тамо слетети“. Па то је лудо.

Сјајно је у Европи, тамо потпуно слетимо, поготово ако откријемо ванземаљске китове. Дакле, прво Европа. Осим тога, то је само књига. Дакле, Јупитер је најгори. Не упловљавајте својим ваздушним бродом у ту луку.

Које је најгоре могуће окружење које можете замислити да бисте пробали и живели даље? Реците нам у коментарима испод.


Јупитерови тројански астероиди нуде изненађења

Заслуге: Соутхвест Ресеарцх Институте

Ново истраживање спроведено овог месеца сугерише да су Јупитерови тројански астероиди можда необичнији него што се раније мислило. Тројански астероиди су стеновити објекти који круже око сунца непосредно испред и одмах иза гасног гиганта, у гравитационим слатким тачкама познатим као Лагранге тачке. Рој испред Јупитера, познат као Л4 (грчка) група, нешто је већи од роја Л5 (тројански) иза, али до сада су астрономи веровали да између два роја иначе нема велике разлике. Чини се да новине објављене овог месеца то мењају.

Истраживачки тим је, користећи податке из система за последње узбуњивање Астероида од земаљског удара (АТЛАС) са седиштем на Хавајима, открио неочекиване варијације у облику Тројанаца. Ова нова студија сугерише да су објекти у популацији Л4 у ствари у просеку издуженији од оних у популацији Л5.

Зашто је ово важно? Па, разлика „може подразумевати различиту колизијску еволуцију унутар сваког облака“, сугерише чланак. Већа популација роја Л4 значи да су објекти у њему имали више прилика да се сударе једни с другима. Како се један тројанац удара у другог, већи предмети се троше или разбијају на мање комаде. Током милијарда година удара, резултат је да је више Л4 предмета претучено у ексцентричне облике од оних у Л5.

Ово откриће је научена лекција у вези са еволуционом историјом Сунчевог система, а Јупитерови Тројанци можда ће у блиској будућности имати још много тога да понуде научницима у том погледу. Да би се ближе сагледали ови исконски остаци раног Сунчевог система, НАСА би требало да лансира роботску свемирску летелицу у посету Тројанцима касније ове године. Мисија је названа Луци, по фосилизованим остацима раног људског претка пронађеног у Етиопији 1974. Луци је подучавала палеонтологе о еволуцији људи, а на сличан начин, свемирска летелица Луци моћи ће да подучава астрономе о раној историји соларни систем.

На овој слици су Јупитерови тројански астероиди приказани зеленом бојом. Група Л4 носи ознаку „Грци“, јер су ови објекти обично названи по грчким јунацима Тројанског рата, док су Л5 астероиди означени као „Тројанци“, како су названи по тројанским јунацима. Заслуга: Википедиа Цоммонс

Један од Луцииних кључних циљева је разумевање састава и разноликости тројанских објеката. Верује се да ови астероиди представљају остатке формирања планета, па ће нам учење о њиховој структури, старости и компонентним материјалима помоћи да разумемо састојке који су ушли у стварање планета које данас видимо, укључујући и органске материјале који су пронашли свој пут на Земљу у повоју.

Луци ће искористити лекције научене из претходних мисија, носећи инструменте сличне онима којима су летели НАСА-ини Нев Хоризонс, који су пролетели поред Плутона 2015. године, и ОСИРИС-Рек, који тренутно доноси узорак на Земљу са Астероида Бенну. Користећи серију паметних гравитационих асистенција, Луци ће моћи да посети више циљева у једној мисији него било која сонда соларног система пре ње, пролетећи најмање осам астероида током 12 година, почевши од једног у главном астероидном појасу, а затим одскочивши и даље између објеката у ројевима Л4 и Л5.

Луциина путања орбите. Заслуге: Соутхвест Ресеарцх Институте

Пажљиво планирање и мало астрономске среће значе да ће Луци чак добити прилику да посети две мете у роју Л5 које путују у орбитама високог нагиба, чинећи их обично веома тешким за досезање. Бинарни пар, Патрокло и Меноетиус, проћи ће надомак Луци 2033. године, чинећи спектакуларно финале Луцине примарне мисије.

Луци ће лансирати са рта Цанаверал на Флориди ракетом Атлас В у октобру. Комплетна временска линија мисије је следећа:

  • 16. октобра 2021: Отвара се тронедељни прозор за лансирање.
  • 20. априла 2025: Главни објекат појаса астероида (52246) Доналдјохансон.
  • 12. августа 2027: Објекат Л4 (3548) Еурбатес и његов сателит, Куета.
  • 15. септембра 2027: Л4 објекат (15094) Полимеле.
  • 18. априла 2028: Објекат Л4 (11351) Леуцус.
  • 11. новембра 2028: Објекат Л4 (21900) Орус.
  • 2. марта 2033: Објекат Л5 (617) Патрокло и његов партнер Меноетиус.

Шта год да би Луци још могла открити, јасно је да комбинација земаљске астрономије и летења свемирских летелица отвара ново поглавље у нашем разумевању планетарне формације, а Тројанци нас вероватно очекују још изненађења у годинама које долазе.


Врући Јупитери одржавају звезде младима

Написао: Сханнон Халл 11. априла 2014 2

Примајте овакве чланке послане у пријемно сандуче

Цурећи гасни гиганти који круже близу звезда домаћина - такозваних врућих Јупитера - одржавају звезде домаћина младима и активнима, сугерише ново истраживање.

Уметникова концепција врућег Јупитера који кружи око активне звезде.
НАСА / ЦКСЦ / М.Веисс

Вруће младе звезде су дивље активне. Они емитују џиновске, насилне бакље - огромне ерупције наелектрисаних честица са својих сјајних површина - и 1000 пута су светлији у рендгенским зракама од средовечних звезда. Сматра се да ова светла емисија произлази из интензивних магнетних поља која се покрећу њиховом брзом ротацијом.

Како звезде старе, природно постају мање активне: њихова емисија Кс-зрака слаби, а ротација успорава. Али астрономи су претпоставили да би врући Јупитер - узаврела гасовито-гигантска планета која кружи изузетно близу површине звезде домаћина - могао да одржи ову активност.

Зашто би врући Јупитер узроковао да звезда домаћин остане активна? Ако планета кружи брже него што се звезда окреће, пренеће угаони импулс на звезду. Ово ће спречити окретање звезде доводећи до тога да настави да се брзо окреће и стога изгледа младо чак и док стари.

Сада су астрономи Катја Поппенхаегер и Сцотт Волк из Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику тестирали ову хипотезу, показујући да врући Јупитери заправо узрокују да звезде домаћина сјаје продуженом младошћу.

„Идеја да нарочито блиски гасни планети-џинови могу инхибирати нормално неизбежно окретање своје звезде старењем лебдела је спекулативно за појединачне системе, али ово је први систематски тест контролисаног узорка“, каже звездани стручњак Брендан Миллер (Универзитет у Мичигену).

Тест је морао да превазиђе два изазова. Прво, тренутне методе откривања егзопланета фаворизују звезде које су природно неактивне, уносећи огромну пристрасност у узорак. Друго, не постоји начин да се утврди да ли је звезда појављује се млад или заправо је млади.

Али Поппенхаегер и Волк заобилазе та питања гледајући бинарне системе у којима само једна звезда има познату егзопланету. Очекује се да ће обе звезде у бинарном систему бити исте старости. Дакле, ако звезда са врућим Јупитером одаје више зрачења Кс-зрака од свог близанца, више нема сумње да је додатну младост изазвало учешће планете.

Све у свему, истраживачи су погледали рендгенске емисије пет бинарних система са врућим Јупитерима у мешавини. Копали су по архивираним сликама и снимали нова запажања користећи Цхандру и КСММ-Невтон.

У паровима са изузетно блиским врућим Јупитерима, звезда домаћин планете изгледала је много рендгенски сјајнија и стога млађа од свог близанца. У паровима са удаљенијим (или још мање масивним) врућим Јупитерима, чинило се да је звезда домаћин планета истих година као и њен близанац.

Поппенхаегер и Волк израчунавају да је блиска врућа Јупитерова плимна интеракција довољно јака да изазове огромне плиме у фотосфери звезде. У неким случајевима ове избочине достижу и 300 км. Ако би Месец подизао плиму и осеку овако високо на Земљи, достигли би надморску висину сателита са ниском орбитом.

„Лично сматрам да питање како врући Јупитер може утицати на звезду домаћина подједнако је занимљиво као и комплементарно питање како звезда утиче на било коју блиску планету“, каже Милер. (Погледајте ову причу која говори о томе како активне звезде могу наздравити својим врућим Јупитерима.)

Дакле, са друге стране, јер блиска планета губи угаони замах, полако пада у своју звезду домаћина. Иако детаљи овог прорачуна нису сасвим решени за овај одређени скуп, може потрајати и дуже од живота звезде пре него што се планета раскомада.

За референцу, чини се да се супротно догађа са Месецом. „Месечев месец је дужи од Земљиног дана, па се Месечева путања„ вуче “по Земљи“, каже Волк. Сваке године Месец се помера за 3,8 цм даље, а дани Земље постају нешто дужи. Геолошки докази показују да се пре 385 милиона година Земља окретала довољно брзо да би имала још 20 дана у години.

Друга глобална импликација је да, јер ми користимо емисију Кс-зрака да бисмо утврдили старост, наше процене старости за вруће домаћине Јупитера су вонг, каже Волк. „Процењујемо да је звезда млађа него што је чини неколико фактора.“

Астрономи ће сада морати боље да утврде друге, теже процене старости ових звезда.


Зашто је Јупитер тако светао? У свом бриљантном најбољем ове недеље, Ледени астероид који је постао гасни див

Слика грађанског научника Кевина Гилла и ЈуноЦама о Јупитеровој Великој црвеној пеги.

НАСА / ЈПЛ-Цалтецх / СвРИ / МССС / Кевин М. Гилл © ЦЦ БИ

Јупитер је џин. Његово тхе џиновски. Отуда и његово име. Јупитер, такође зван Јове, био је бог неба и грома, краљ богова у римској митологији.

Гигантска планета (11 пута је већа од Земље) која данас носи своје име достиже „опозицију“, а то је када је Земља тачно између ње и Сунца. Сходно томе, вечерас ће најсјајније блистати током целе године и неколико недеља остаће чудесан предмет на који можете ставити било који мали телескоп или двоглед. Вечерас ће порасти на истоку при заласку сунца, а заћи на западу при изласку сунца. Неколико недеља биће видљиво практично целу ноћ. И то какав призор!

Стазе осам главних планета док круже око Сунца, плус астероиди и комете. Четири . [+] Унутрашње планете су, од унутрашње до спољне, Меркур, Венера, Земља и Марс. Четири спољне планете су, од унутрашње према спољној, Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун.

То је пета планета у Сунчевом систему, али да ли је увек била ту где је сада? Како је постало тако проклето велико? У време писања овог текста, Јупитер има 79 месеци, убедљиво најјачу гравитациону силу било које планете у Сунчевом систему, а има чак и прстенове сличне Сатурну (мада теже уочљиве). Међутим, истраживања сугеришу да је Јупитер заправо започео свој живот као ледени астероид далеко од Сунца. Ево невероватне приче о томе одакле је Јупитер дошао и како је стигао тамо где је сада.

Концепт овог уметника приказује планету КЕЛТ-9б, пример „врућег Јупитера“ или планете гасног гиганта. [+] кружи врло близу матичне звезде. КЕЛТ-9б је екстремни пример врућег Јупитера, са дневним температурама које достижу 7.800 степени Фахренхеита (4.300 Целзијуса).

Јупитерово путовање

Такозвани „врући Јупитери“ су свуда осим нашег Сунчевог система. Као што ће вам рећи било који ловац на егзопланете, ознака иза проналаска планете величине Јупитера је минимална да сви желе да пронађу егзопланете величине Земље. Врући Јупитери круже у близини звезде домаћина, док је наша планета Јупитер пета планета. „Јупитер је настао далеко од Сунца, а затим је мигрирао у своју садашњу орбиту“, каже Симона Пирани, докторанд астрономије на Универзитету Лунд и водећи аутор књиге „Последице планетарне миграције на мања тела раног Сунчевог система . "Напредне рачунарске симулације показују да је Јупитер настао четири пута даље од Сунца него што то показује његова тренутна позиција.

Тројанци Јовијана, астероиди који сунце клизи у истој орбити као Јупитер, равномерно су тамни. [+] наговештај бордо боје и имају мат површине које одбијају мало сунчеве светлости.

Јупитер и Тројанци

Научници су пратили миграцију Јупитера проучавајући групу астероида за које се мислило да представљају исконски материјал који је формирао спољне планете. Тројански астероиди су две велике групе хиљада астероида који деле Јупитерову орбиту око Сунца. Ови Тројанци круже око Сунца испред и иза Јупитера, али има око 50 одсто више испред гасног гиганта него иза њега. „Ова асиметрија је одувек била мистерија у Сунчевом систему", каже Андерс Јохансен, професор астрономије на Универзитету Лунд. Стварајући поново Јупитерову формацију и како је планета постепено цртала у својим тројанским астероидима, истраживачи су израчунали да је асиметрија могла да се догоди само ако је Јупитер настао четири пута даље у Сунчевом систему пре него што је мигрирао тамо где је сада, увлачећи више Тројанаца испред себе него иза њега.

Уметников концепт свемирске летелице Луци на тројанском астероиду.

Од леденог астероида до гасног гиганта

Према прорачунима, Јупитерова миграција трајала је око 700.000 година, у периоду од око два до три милиона година након што је Јупитер започео свој живот као ледени астероид далеко од Сунца. Гурнуто унутра гравитационим силама из гасова око себе, Јупитерово путовање започело је као млада планета без атмосфере гаса. Како се кретао ка унутра, трошио је тројанске астероиде који вероватно чине његово језгро.

Овај дијаграм илуструје Луциин орбитални пут. Путања свемирске летелице (зелена) приказана је у оквиру. [+] референца где Јупитер остаје миран, дајући путањи облик переца. Након лансирања у октобру 2021, Луци има две блиске Земљине мухе пре него што наиђе на своје тројанске циљеве. У облаку Л4 Луци ће пролетети (3548) Еурибатес (бели), (15094) Полимеле (ружичасти), (11351) Леуцус (црвени) и (21900) Орус (црвени) од 2027-2028. Након што је поново заронила поред Земље, Луци ће посетити облак Л5 и сусрести се са (617) бинарном датотеком Патроцлус-Меноетиус (ружичаста) 2033. Као бонус, 2025. године на путу до Л4, Луци лети малим астероидом Главног појаса, ( 52246) Доналдјохансон (бели), назван по откривачу фосила Луци. Након лета 2033. године, која је летела бинарном линијом Патрокла и Меноеција, Луци ће наставити да вози бицикл између два тројанска облака сваких шест година.

Соутхвест Ресеарцх Институте

Да ли је НАСА икада посетила Јовиан Тројанце?

Не, али планови се спремају. У октобру 2021. НАСА-ина свемирска сонда Луци започиње дванаестогодишњу мисију да лети шест Јупитерових тројанаца да би сазнала више о планетарном пореклу и формирању Сунчевог система. „О проучавању Тројанаца можемо много научити о Јупитеровом језгру и формацији", каже Андерс Јохансен. Аутори студије такође сугеришу да су гасни гигант Сатурн и ледени гиганти Уран и Нептун могли да мигрирају на сличан начин.

Ио, Калисто, Ганимед и Европа, четири највећа Јупитерова месеца, могу се видети са било којим паром. [+] двоглед.

Како посматрати Јупитер у опозицији

Јупитер је прилично ниско на југу (као што се види са северне хемисфере) у сазвежђу Змијанка, „заборављеном“ тринаестом сазвежђу. Лако можете разазнати његове амонијачне облачне облаке (телескоп) и његова четири највећа „галилејска“ месеца (било који пар двогледова) Ио, Цалисто, Ганимеде и Еуропа.

Често је могуће видети сенку Јупитерових месеца на његовим облацима.

Када посматрати Јупитер у опозицији

Иако је противљење 10. јуна 2019. године, то представља средину оптималног периода гледања. Дакле, било када је сада добро, и током остатка јуна и јула.

Ја сам искусни научник, технологија и путописни новинар и звездар који пишем о истраживању ноћног неба, помрачења Сунца и Месеца, гледања месеца, астро-путовања,


Лепи модели

Најистакнутији модели за формирање и миграцију џиновских планета у нашем Сунчевом систему познати су заједно као Нице модели. Они покушавају да објасне широк спектар карактеристика Сунчевог система, од дистрибуције објеката у астероидном појасу и изузетно узбуђене Јупитерове тројанске популације, до наводног „Касног тешког бомбардовања“ (ЛХБ). Модели сугеришу да су се четири гигантске планете формирале у много компактнијој архитектури него што је тренутно посматрамо. Унутрашњост орбите Јупитера и спољашњост орбите вањске планете лежали су резервоари малих тела заосталих од формације система, који су садржавали огромне количине материјала. Према овим моделима, посебно је регион изван најудаљеније планете садржао приближно 35 пута већу масу Земље у леденим телима. Временом је најудаљенија планета узнемирила тај диск, шаљући материјал са њега у нестабилне орбите прелазећи оне џиновских планета. Као резултат очувања угаоног замаха, док је планета преносила ледена тела према унутра, она је мигрирала према споља, померајући се све даље и даље према унутрашњој ивици појаса и узнемиравајући све више објеката.

Супротно томе, на унутрашњој ивици спољног Сунчевог система, Јупитер је далеко најефикаснији од планета при избацивању таквих предмета из Сунчевог система - коначна судбина велике већине таквих нестабилних тела. Као резултат очувања момента кретања, Јупитер је полако мигрирао према унутра. Претпоставља се да се ово споро миграцијско ширење спољног Сунчевог система наставило прилично споро и смирено неколико стотина милиона година све док се Јупитер и Сатурн нису приближили, а затим прешли једну од њихових међусобних резонанција средњег кретања. Овај прелаз резонанције драматично је дестабилизовао спољни Сунчев систем, бацивши Уран и Нептун у масивни диск честица изван њих. Због велике масе остатака материјала на том диску, динамичко трење је брзо циркулисало њихове орбите, у процесу расипајући мноштво земаљских маса материјала у унутрашњи Сунчев систем, узрокујући скок брзине удара на земаљским планетама.

Ова изузетно драматична група модела извршава изванредан посао објашњавања различитих карактеристика Сунчевог система каквог га данас посматрамо. То, међутим, није потпуно изненађујуће, јер се модели бирају између десетина хиљада пробних „потенцијалних соларних система“ да би се утврдило који најбоље одговарају разним запаженим својствима Сунчевог система каквог данас познајемо.

Једна од кључних мотивација за почетак Нице модела је пружање динамичког објашњења наводног ЛХБ унутрашњег Сунчевог система. ЛХБ је предложени драматичан скок брзине удара који су искусиле земаљске планете приближно 700 Мир након формирања Сунчевог система. Идеја је први пут изашла на видело почетком 1970-их, у покушају да објасни епохе формирања различитих узорака које су лунарне мисије вратиле на Земљу. Теорија каже да је Месец претрпео драматичне ударе пре око 3,8 Гир, што је довело до стварања велике већине месечеве кобиле. Иако је идеја ЛХБ-а широко прихваћена у астрономској заједници, о њој остаје значајна расправа у другим областима. Геолози тврде да на Земљи нема доказа о наводном бомбардовању, док су недавни радови на поновном истраживању материјала враћених са Месеца такође бацили сумњу на тумачење да су све месечеве кобиле настале у једном кратком, оштром рафалу око 3.8 Гир пре. Заиста, многи истраживачи сумњају да се ЛХБ заправо никада није догодио, већ уместо тога верују да је стопа удара у унутрашњем Сунчевом систему постепено опадала током првих сто милиона година еволуције система, достижући стопу нејасно сличну оној коју данас примећујемо отприлике у време постулирано за крај ЛХБ. С обзиром на то да је сам ЛХБ још увек у дебати, чини се разумним размотрити друге значајније сценарије за формирање и миграцију спољних планета. Ако уклонимо захтев да се нешто драматично мора догодити неких 700 Мир након формирања система, то отвара широк спектар мање стохастичних и нежнијих сценарија који би такође могли објаснити систем какав данас видимо. Неке такве сценарије разматрамо у наставку.

Када се разматрају модели планетарне формације и миграције, да ли је важно размотрити како се различити сценарији односе на тројанске популације, посебно на високо динамички узбуђене Нептуна Тројанце? Иако су остали резервоари материјала који су познати у нашем Сунчевом систему добро проучени и њихова дистрибуција је тесно ограничена, Нептун Тројанци су и даље слабо детаљни, са само седам чланова до данас. Иако то омогућава извођење неких закључака, посебно с обзиром на пристрасности својствене истраживањима открића, поштено је рећи да фина структура и детаљи облака Нептуна Тројанац тек треба да се открију. Они стога представљају идеалан предиктивни тест-тест за различите моделе планетарне формације и еволуције. Да ли су се формирали Нептун Тројанци ин ситу, да се носи са планетом док је мигрирала? Да ли су они уместо тога заробљени (попут Плутиноса) током те миграције? Какву бисмо расподелу објеката очекивали да је миграција Нептуна била брза или више смирена? Упоређујући очекиване расподеле које произилазе из таквих сценарија формирања са оним које данас посматрамо, имамо додатно ограничење помоћу којег се могу упоређивати различити модели. Изван тога, међутим, модели се могу користити за предвиђање: ако сценарио Кс представља истинско порекло система какав данас видимо, будућа посматрања ће открити овако распоређену тројанску популацију, док ако је сценарио И истинит, онда заправо дистрибуција би изгледала тако некако.

„Разматрали смо еволуцију популације Нептуна Тројанца као функцију Нептунове миграције“

Као први корак на том путу, одлучили смо да размотримо еволуцију популације Нептуна Тројанаца у функцији Нептунове миграције, истражујући низ сценарија у којима је та миграција била глатка и нежна. Иако модели у Ници разматрају сценарије у којима је прва фаза миграције изузетно хаотична, они такође редовно садрже и другу фазу миграције у којој се Нептун прилично мирно и глатко креће са 25 АУ на своје тренутно место. То значи да се наше изглађене интеграције миграција такође могу сматрати компатибилним са еволуцијом приказаном у Нице моделима, иако након фазе хаотичне миграције. Ако таква глатка миграција може произвести ону врсту расподеле која се примећује, то се може узети као доказ да таква драматична планетарна еволуција није потребна да би се репродуковали услови формирања данас виђених Нептуна Тројанаца.


Лабораторија имитира Јупитерове тројанске астероиде унутар једног атома

Физичари са Универзитета Рице отишли ​​су у крајност да би доказали да класични закони кретања Исааца Невтона могу да се примене у атомском свету: Изградили су тачан модел дела Сунчевог система унутар једног атома калијума.

У новом раду објављеном ове недеље у Писма о физичком прегледу, Рајсов тим и сарадници у Националној лабораторији Оак Ридге и Бечком технолошком универзитету показали су да могу да доведу до тога да електрон у атому кружи око језгра на потпуно исти начин на који Јупитерови тројански астероиди орбитирају око сунца.

Налази подржавају предвиђање познатог данског физичара Ниелса Бохр-а 1920. године о односу између тада нове науке о квантној механици и Њутновим испробаним законима кретања.

„Бохр је предвидео да ће се квантно-механички описи физичког света за системе довољне величине поклапати са класичним описима које пружа њунтонова механика“, рекли су водећи истраживач Барри Дуннинг, Рице'с Сам и Хелен Ворден, професор физике и председавајући Одељења за физику и астрономија. "Bohr also described the conditions under which this correspondence could be observed. In particular, he said it should be seen in atoms with very high principal quantum numbers, which are exactly what we study in our laboratory."

Bohr was a pioneer of quantum physics. His 1913 atomic model, which is still widely invoked today, postulated a small nucleus surrounded by electrons moving in well-defined orbits and shells. The word "quantum" in quantum mechanics derives from the fact that these orbits can have only certain well-defined energies. Jumps between these orbits lead to absorption or emission of specific amounts of energy termed quanta. As an electron gains energy, its quantum number increases, and it jumps to higher orbits that circle ever farther from the nucleus.

In the new experiments, Rice graduate students Brendan Wyker and Shuzhen Ye began by using an ultraviolet laser to create a Rydberg atom. Rydberg atoms contain a highly excited electron with a very large quantum number. In the Rice experiments, potassium atoms with quantum numbers between 300 and 600 were studied.

"In such excited states, the potassium atoms become hundreds of thousands of times larger than normal and approach the size of a period at the end of a sentence," Dunning said. "Thus, they are good candidates to test Bohr's prediction."

He said comparing the classical and quantum descriptions of the electron orbits is complicated, in part because electrons exist as both particles and waves. To "locate" an electron, physicists calculate the likelihood of finding the electron at different locations at a given time. These predictions are combined to create a "wave function" that describes all the places where the electron might be found. Normally, an electron's wave function looks like a diffuse cloud that surrounds the atomic nucleus, because the electron might be found on any side of the nucleus at a given time.

Dunning and co-workers previously used a tailored sequence of electric field pulses to collapse the wave function of an electron in a Rydberg atom this limited where it might be found to a localized, comma-shaped area called a "wave packet." This localized wave packet orbited the nucleus of the atom much like a planet orbits the sun. But the effect lasted only for a brief period.

"We wanted to see if we could develop a way to use radio frequency waves to capture this localized electron and make it orbit the nucleus indefinitely without spreading out," Ye said.

They succeeded by applying a radio frequency field that rotated around the nucleus itself. This field ensnared the localized electron and forced it to rotate in lockstep around the nucleus.

A further electric field pulse was used to measure the final result by taking a snapshot of the wave packet and destroying the delicate Rydberg atom in the process. After the experiment had been run tens of thousands of times, all the snapshots were combined to show that Bohr's prediction was correct: The classical and quantum descriptions of the orbiting electron wave packets matched. In fact, the classical description of the wave packet trapped by the rotating field parallels the classical physics that explains the behavior of Jupiter's Trojan asteroids.

Jupiter's 4,000-plus Trojan asteroids -- so called because each is named for a hero of the Trojan wars -- have the same orbit as Jupiter and are contained in comma-shaped clouds that look remarkably similar to the localized wave packets created in the Rice experiments. And just as the wave packet in the atom is trapped by the combined electric field from the nucleus and the rotating wave, the Trojans are trapped by the combined gravitational field of the sun and orbiting Jupiter.

The researchers are now working on their next experiment: They're attempting to localize two electrons and have them orbit the nucleus like two planets in different orbits.

"The level of control that we're able to achieve in these atoms would have been unthinkable just a few years ago and has potential applications in, for example, quantum computing and in controlling chemical reactions using ultrafast lasers," Dunning said.


National Science Foundation - Where Discoveries Begin

NSF-funded research in physics and astronomy yields unexpected results


A retrograde hot Jupiter: the transiting planet orbits its nearby star in an opposite direction.

May 11, 2011

This material is available primarily for archival purposes. Telephone numbers or other contact information may be out of date please see current contact information at media contacts.

More than 500 extrasolar planets--planets that orbit stars other than the sun--have been discovered since 1995. But only in the last few years have astronomers observed that in some of these systems, the star is spinning one way and the planet is orbiting that star in the opposite direction.

"That's really weird, and it's even weirder because the planet is so close to the star," said Frederic A. Rasio, a theoretical astrophysicist at Northwestern University. "How can one be spinning one way and the other orbiting exactly the other way? It's crazy. It so obviously violates our most basic picture of planet and star formation."

The planets in question are typically huge planets called "hot Jupiters" that orbit in very close proximity to their central star. Figuring out how these huge planets got so close to their stars led Rasio and his research team to also explain their flipped orbits. Details of their discovery are published in the May 12th issue of the journal Природа.

"And this discovery is a broader impact of NSF's MRI program support for the acquisition of a computer cluster" said Beverly Berger, an NSF Gravitational Physics Program director. Using it, and performing large-scale computer simulations, Rasio researchers became the first to model how a hot Jupiter's orbit can flip and go in the direction opposite to the star's spin. Gravitational perturbations by a much more distant planet result in the hot Jupiter having both a "wrong way" and a very close orbit.

"Once you get more than one planet, the planets perturb each other gravitationally," Rasio said. "This becomes interesting because that means whatever orbit they were formed on isn't necessarily the orbit they will stay on forever. These mutual perturbations can change the orbits, as we see in these extrasolar systems."

In explaining the peculiar configuration of an extrasolar system, the researchers also have added to our general understanding of planetary system formation and evolution and reflected on what their findings mean for the solar system.

"We had thought our solar system was typical in the universe, but from day one everything has looked weird in the extrasolar planetary systems," Rasio said. "That makes us the oddball really. Learning about these other systems provides a context for how special our system is. We certainly seem to live in a special place."

The physics the research team used to solve the problem is basically orbital mechanics, Rasio said, the same kind of physics NASA uses to send satellites around the solar system.

"It was a beautiful problem," said Naoz, "because the answer was there for us for so long. It's the same physics, but no one noticed it could explain hot Jupiters and flipped orbits."

"Doing the calculations was not obvious or easy," Rasio said, "Some of the approximations used by others in the past were really not quite right. We were doing it right for the first time in 50 years, thanks in large part to the persistence of Smadar."

"It takes a smart, young person who first can do the calculations on paper and develop a full mathematical model and then turn it into a computer program that solves the equations," Rasio added. "This is the only way we can produce real numbers to compare to the actual measurements taken by astronomers."

In their model, the researchers assume a star similar to the sun, and a system with two planets. The inner planet is a gas giant similar to Jupiter, and initially it is far from the star, where Jupiter-type planets are thought to form. The outer planet is also fairly large and is farther from the star than the first planet. It interacts with the inner planet, perturbing it and shaking up the system.

The effects on the inner planet are weak but build up over a very long period of time, resulting in two significant changes in the system: the inner gas giant orbits very close to the star and its orbit is in the opposite direction of the central star's spin. The changes occur, according to the model, because the two orbits are exchanging angular momentum, and the inner one loses energy via strong tides.

The gravitational coupling between the two planets causes the inner planet to go into an eccentric, needle-shaped orbit. It has to lose a lot of angular momentum, which it does by dumping it onto the outer planet. The inner planet's orbit gradually shrinks because energy is dissipated through tides, pulling in close to the star and producing a hot Jupiter. In the process, the orbit of the planet can flip.

Only about a quarter of astronomers' observations of these hot Jupiter systems show flipped orbits. The Northwestern model needs to be able to produce both flipped and non-flipped orbits, and it does, Rasio said.

The title of the paper is "Hot Jupiters From Secular Planet-Planet Interactions." In addition to Rasio and Naoz, other authors of the paper are Will M. Farr, a postdoctoral fellow at the Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) Yoram Lithwick, an assistant professor of physics and astronomy and Jean Teyssandier, a visiting pre-doctoral fellow, all from Northwestern.

The National Science Foundation, Northwestern's CIERA and the Peter and Patricia Gruber Foundation Fellowship supported the research.


Hydroxyl molecule signature detected in an “ultra-hot Jupiter” exoplanet

An international collaboration of astronomers led by a researcher from the Astrobiology Center and Queen’s University Belfast, and including researchers from Trinity College Dublin, has detected a new chemical signature in the atmosphere of an extrasolar planet (a planet that orbits a star other than our Sun).

The hydroxyl radical (OH) was found on the dayside of the exoplanet WASP-33b. This planet is an “ultra-hot Jupiter”, a gas-giant planet orbiting its host star much closer than Mercury orbits the Sun and therefore reaching atmospheric temperatures of more than 2,500°C (hot enough to melt most metals).

“This is the first direct evidence of OH in the atmosphere of a planet beyond the Solar System,” said the study’s lead researcher Stevanus Nugroho based at the Astrobiology Center and Queen’s University Belfast. “It shows not only that astronomers can detect this molecule in exoplanet atmospheres, but also that they can begin to understand the detailed chemistry of this planetary population.”

In the Earth’s atmosphere, OH is mainly produced by the reaction of water vapor with atomic oxygen. It is a so-called ‘atmospheric detergent’ and plays a crucial role in the Earth’s atmosphere to purge pollutant gasses that can be dangerous to life (e.g., methane, carbon monoxide).

In a much hotter and bigger planet like WASP-33b, where astronomers have previously detected signs of iron and titanium oxide gas, OH plays a key role in determining the chemistry of the atmosphere through interactions with water vapor and carbon monoxide. Most of the OH in the atmosphere of WASP-33b is thought to have been produced by the destruction of water vapor due to the extremely high temperature.

“We see only a tentative and weak signal from water vapor in our data, which would support the idea that water is being destroyed to form hydroxyl in this extreme environment,” explained Ernst de Mooij from Queen’s University Belfast, a co-author on this study.

To make this discovery, the team used the InfraRed Doppler (IRD) instrument at the 8.2-meter diameter Subaru Telescope located in the summit area of Maunakea in Hawai`i (about 4,200 m above sea level). This new instrument can detect atoms and molecules through their spectral fingerprints, unique sets of dark absorption features superimposed on the rainbow of colors (or spectrum) that are emitted by stars and planets.

As the planet orbits its host star, its velocity relative to the Earth changes with time. Just like the siren of an ambulance or the roar of a racing car’s engine changes pitch while speeding past us, the frequencies of light (e.g., color) of these spectral fingerprints change with the velocity of the planet. This allows us to separate the planet’s signal from its bright host star, which normally overwhelms such observations, despite modern telescopes being nowhere near powerful enough to take direct images of such ‘hot Jupiter’ exoplanets.

“The science of extrasolar planets is relatively new, and a key goal of modern astronomy is to explore these planets’ atmospheres in detail and eventually to search for ‘Earth-like’ exoplanets — planets like our own,” said Neale Gibson, assistant professor at Trinity College Dublin and co-author of this work. “Every new atmospheric species discovered further improves our understanding of exoplanets and the techniques required to study their atmospheres, and takes us closer to this goal.”

By taking advantage of the unique capabilities of IRD, the astronomers were able to detect the tiny signal from hydroxyl in the planet’s atmosphere. “IRD is the best instrument to study the atmosphere of an exoplanet in the infrared,” added Motohide Tamura, one of the principal investigators of IRD, Director of the Astrobiology Center, and co-author of this work.

“These techniques for atmospheric characterization of exoplanets are still only applicable to very hot planets, but we would like to further develop instruments and techniques that enable us to apply these methods to cooler planets, and ultimately, to a second Earth,” said Hajime Kawahara, assistant professor at the University of Tokyo and co-author of this work.

Professor Chris Watson, from Queen’s University Belfast, a co-author on this study, continued: “While WASP-33b may be a giant planet, these observations are the testbed for the next-generation facilities like the Thirty Meter Telescope and the European Extremely Large Telescope in searching for biosignatures on smaller and potentially rocky worlds, which might provide hints to one of the oldest questions of humankind: ‘Are we alone?'”



Коментари:

  1. Mekinos

    Е сад то је тако нешто!

  2. Macbain

    Апсолутно се слажем са тобом. У томе је нешто такође одлична идеја, слажете се са вама.

  3. Crom

    брзи одговор)))

  4. Paddy

    Апсолутно се слажем са тобом. Идеја је одлична, подржавам је.



Напиши поруку