الفلك

الكتل العائمة في عمالقة الغاز

الكتل العائمة في عمالقة الغاز


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.

قد يكون هذا سؤالًا غبيًا للغاية ، لأنني لا أعرف سوى القليل عن الفيزياء الفلكية ، ولكن إذا كانت المواد الصلبة مثل الهواء الهوائي يمكن أن تطفو في غازات مثل سداسي فلوريد الصوديوم ، فربما تكون هناك ضغوط عالية بما يكفي على عمالقة الغاز لضغط الغاز إلى النقطة التي تكون فيها الجسيمات الصلبة مثل الغبار تصطدم وتخلق كتل أرضية عائمة؟


يعتمد الطفو ، وفقًا لقانون أرخميدس ، على حجم الجسم وكثافة المادة النازحة. القوة $$ F_ {buoy} = rho_ {gas} cdot V_ {body} cdot g $$ والتي يجب أن تعمل ضد وزن الجسم $ F_ {weight} = -m_ {body} cdot g $.
هنا $ rho $ كثافة ، $ V $ هو الحجم ، $ g $ الجاذبية المحلية.

إذا كنت تشير إلى هذا الفيديو ، فإن الهلام الهوائي الذي تم إنشاؤه في الثمانينيات هو في الأساس منطاد عالي التقنية.

هناك بعض النقاط التي تحتاج إلى مناقشة هنا.

1. لا توجد بالونات بحجم القارات بشكل طبيعي في أي مكان.
أعتقد أننا يمكن أن نأخذ هذا على النحو المعطى.

2. غاز التعبئة
يعمل على إنقاص $ F_ {weight} $ ويجب أن يكون ضغطه كافيًا لرفع حجم الجسم. وإلا فإن الجسم سينهار ويقل الطفو إلى الصفر.

ستحتاج القارة العائمة إلى بعض غازات التعبئة المناسبة بكميات كبيرة ، والتي تكون أقل كثافة من الغلاف الجوي الغازي العملاق.
المستحيل كلمة قوية ، لكن هذا يبدو مستحيلًا جدًا بالنسبة لي. أيضًا بالنسبة للقارة ، سيكون من الصعب جدًا عندئذٍ أن تتمكن القارة من الحفاظ على هيكلها تحت ثقلها.

3. الجسيمات إما تطفو أو تتعرض للسحب.
إذا طافوا ، فقد اقترنوا بتدفقات الغاز. بمجرد أن تنمو بشكل أكبر ، تبدأ في تجربة سحب الغاز. عندما يحدث هذا ، فإنهم يفقدون زخمهم ويتم جرهم إلى أعماق الكوكب.
بعد ذلك سوف يساهمون في بنية الكوكب العميق ، لكنهم فقدوا في أي عملية بناء قارة.

لذا ، حتى لو بدت قاراتك العائمة مستحيلة ، أعتقد أنه ليس سؤالًا غبيًا على الإطلاق. قد أرمي هذا على طلابنا وأختبر فهمهم للطفو!


اكتشف علماء الفلك كوكبًا عائمًا

اكتشف فريق دولي من علماء الفلك كوكبًا شابًا غريبًا لا يدور حول نجم. هذا الكوكب العائم ، الملقب بـ PSO J318.5-22 ، يبعد 80 سنة ضوئية فقط عن الأرض وتبلغ كتلته ستة أضعاف كتلة كوكب المشتري. تشكل الكوكب قبل 12 مليون سنة فقط ومولود جديد مدشا في عمر الكوكب.

تم التعرف عليه من خلال توقيعه الحراري الخافت والفريد من قبل تلسكوب المسح واسع المجال Pan-STARRS 1 (PS1) في هاليكالا ، ماوي. تظهر ملاحظات المتابعة باستخدام تلسكوبات أخرى في هاواي أن لها خصائص مشابهة لتلك الموجودة في الكواكب الغازية العملاقة التي تم العثور عليها تدور حول النجوم الشابة. ومع ذلك ، فإن PSO J318.5-22 كلها بحد ذاتها ، بدون نجم مضيف.

& ldquo لم نر من قبل شيئًا يطفو في الفضاء يبدو كهذا. إنه يحتوي على جميع خصائص الكواكب الصغيرة الموجودة حول النجوم الأخرى ، لكنه ينجرف إلى الخارج بمفرده ، وأوضح قائد الفريق الدكتور مايكل ليو من معهد علم الفلك بجامعة هاواي في مانوا. لقد تساءلت كثيرًا عما إذا كانت هذه الأشياء المنفردة موجودة ، والآن نعرف أنها موجودة

خلال العقد الماضي ، تم اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية بوتيرة مذهلة ، حيث تم العثور على حوالي ألف منها بطرق غير مباشرة مثل تذبذب أو تعتيم النجوم المضيفة بسبب الكوكب. ومع ذلك ، تم تصوير عدد قليل فقط من الكواكب بشكل مباشر ، وكلها تدور حول نجوم شابة (أقل من 200 مليون سنة). PSO J318.5-22 هي واحدة من أقل الأجسام ذات الكتلة الطافية المعروفة ، وربما تكون أقل الأجسام طافية. لكن أكثر ما يميزه هو تشابه كتلته ولونه وإخراج الطاقة مع الكواكب المصوَّرة مباشرة.

& ldquo من الصعب للغاية دراسة الكواكب التي تم العثور عليها من خلال التصوير المباشر ، نظرًا لأنها تقع بجوار نجومها المضيفة الأكثر إشراقًا. PSO J318.5-22 لا يدور حول نجم لذا سيكون من الأسهل علينا دراسته. سيوفر رؤية رائعة للأعمال الداخلية للكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري بعد ولادتها بفترة وجيزة ، وقال الدكتور نيال ديكون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا وأحد مؤلفي الدراسة.

صورة متعددة الألوان من تلسكوب Pan-STARRS1 للكوكب الحر العائم PSO J318.5-22 ، في كوكبة الجدي. الكوكب شديد البرودة والضعف ، فهو أضعف بحوالي 100 مليار مرة في الضوء البصري من كوكب الزهرة. تنبعث معظم طاقتها من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء. الصورة 125 ثانية قوسية على أحد الجانبين. كريديت: N. Metcalfe & amp Pan-STARRS 1 Science Consortium

تم اكتشاف PSO J318.5-22 أثناء البحث عن النجوم الفاشلة المعروفة باسم الأقزام البنية. نظرًا لدرجات الحرارة المنخفضة نسبيًا ، فإن الأقزام البنية باهتة جدًا ولها ألوان حمراء جدًا. للتغلب على هذه الصعوبات ، عمل ليو وزملاؤه على استخراج البيانات من تلسكوب PS1. يقوم PS1 بمسح السماء كل ليلة بكاميرا حساسة بدرجة كافية لاكتشاف إشارات الحرارة الباهتة للأقزام البنية. برز PSO J318.5-22 على أنه كرة غريبة ، أكثر احمرارًا من الأقزام البنية الأكثر احمرارًا.

& ldquo غالبًا ما نصف البحث عن الأجرام السماوية النادرة بأنه يشبه البحث عن إبرة في كومة قش. لذلك قررنا البحث في أكبر كومة قش موجودة في علم الفلك ، مجموعة البيانات من PS1 ، وقال الدكتور يوجين ماجنير من معهد علم الفلك بجامعة هاواي في مانوا وأحد مؤلفي الدراسة. يقود الدكتور Magnier فريق معالجة البيانات الخاص بـ PS1 ، والذي ينتج ما يعادل 60.000 صورة iPhone كل ليلة. يبلغ إجمالي مجموعة البيانات حتى الآن حوالي 4000 تيرابايت ، وهو أكبر من مجموع النسخة الرقمية لجميع الأفلام التي تم إنتاجها على الإطلاق ، وجميع الكتب المنشورة على الإطلاق ، وجميع ألبومات الموسيقى التي تم إصدارها على الإطلاق.

تابع الفريق اكتشاف PS1 بتلسكوبات متعددة على قمة Mauna Kea في جزيرة هاواي. أظهرت أطياف الأشعة تحت الحمراء المأخوذة بمرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لوكالة ناسا وتلسكوب Gemini North أن PSO J318.5-22 لم يكن قزمًا بنيًا ، بناءً على التواقيع الموجودة في ضوء الأشعة تحت الحمراء التي يمكن تفسيرها بشكل أفضل من خلال كونها صغيرة الحجم وذات كتلة منخفضة.

من خلال مراقبة موقع PSO J318.5-22 بانتظام على مدار عامين باستخدام تلسكوب كندا وفرنسا وهاواي ، قاس الفريق مباشرة بعده عن الأرض. بناءً على هذه المسافة ، حوالي 80 سنة ضوئية ، وحركتها عبر الفضاء ، خلص الفريق إلى أن PSO J318.5-22 ينتمي إلى مجموعة من النجوم الشابة تسمى مجموعة بيتا بيكتوريس المتحركة التي تشكلت منذ حوالي 12 مليون سنة. في الواقع ، النجم المسمى بيتا بيكتوريس Beta Pictoris لديه كوكب عملاق غازي شاب يدور حوله. PSO J318.5-22 أقل في الكتلة من كوكب Beta Pictoris وربما تكون قد تشكلت بطريقة مختلفة.

المؤلفون الرئيسيون الآخرون للورقة هم كاتلين أليرز (جامعة باكنيل) ، ترينت دوبوي (مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية) ، ومايكل كوتسون وكيمبرلي ألير (جامعة هاواي في مانوا).

النشر: مقبول للنشر في مجلة Astrophysical Journal Letters

الصورة: MPIA / V. الفصل Quetz N. Metcalfe & amp Pan-STARRS 1 Science Consortium


غريب لونر بلانيت يحصل على انتباه علماء الفلك & # 8217

أثناء البحث عن الكواكب الخارجية ، تم إجراء بعض الاكتشافات الغريبة. خارج نظامنا الشمسي ، اكتشف علماء الفلك كواكب غازية عملاقة وكواكب أرضية يبدو أنها أكبر بكثير مما اعتدنا عليه (ويعرف أيضًا باسم & # 8220Super-Jupiters & # 8221 و & # 8220Super-Earth & # 8221). وفي بعض الحالات ، لم يكن واضحًا تمامًا ما كانت أدواتنا تكتشفه.

على سبيل المثال ، في بعض الحالات ، لم يكن علماء الفلك متأكدين مما إذا كان المرشح خارج المجموعة الشمسية هو كوكب المشتري الفائق أو قزم بني. لا تقع هذه النجوم ذات الكتلة شبه النجمية في نفس نطاق درجة الحرارة مثل عمالقة الغاز الضخمة فحسب ، بل إنها تشترك أيضًا في العديد من الخصائص الفيزيائية نفسها. كان هذا هو اللغز الذي تناوله فريق دولي من العلماء الذي أجرى مؤخرًا دراسة على الكائن المعروف باسم CFBDSIR 2149-0403.

يقع هذا الجسم الغامض بين 117 و 143 سنة ضوئية من الأرض ، وهو ما يُعرف باسم & # 8220 -جسم كتلة كوكبي عائم حر & # 8221. تم اكتشافه في الأصل في عام 2012 من قبل فريق من علماء الفلك الفرنسيين والكنديين بقيادة الدكتور فيليب ديلورم من جامعة غرونوبل ألب باستخدام مسح الأقزام البني الكندي الفرنسي & # 8211 مسح السماء بالأشعة تحت الحمراء القريبة باستخدام تلسكوب هاواي الكندي-الفرنسي في ماونا كيا.

تم تأكيد وجود هذا الكائن بعد ذلك باستخدام البيانات بواسطة مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WISE) ، وكان يُعتقد في ذلك الوقت أنه جزء من مجموعة النجوم المعروفة باسم AB Doradus Moving Group (30 نجمة تتحرك من خلالها الفضاء). وضعت البيانات التي تم جمعها حول هذا الجسم كتلته بين 4 و 7 من كتل المشتري ، وعمره بين 20 إلى 200 مليون سنة ، ودرجة حرارة سطحه عند حوالي 650-750 كلفن.

كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها وضع قيود على جسم كهذا على كتلته وعمره باستخدام البيانات الطيفية. ومع ذلك ، ظلت التساؤلات حول طبيعته الحقيقية & # 8211 ما إذا كان قزمًا بنيًا منخفض الكتلة أو عالي الفلزية أو كتلة كوكبية معزولة. من أجل دراستهم ، أجرى Delorme والفريق الدولي توصيفًا رصديًا متعدد الأطوال الموجية والأدوات المتعددة لـ CFBDSIR 2149-0403.

يتألف هذا من بيانات الأشعة السينية من أداة X-Shooter على التلسكوب الكبير جدًا ESO & # 8217s (VLT) ، وبيانات الأشعة تحت الحمراء القريبة من أداة VLT & # 8217s هوك -1 ، وبيانات الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب سبيتزر الفضائي و CFHT & # 8217s كاميرا الأشعة تحت الحمراء واسعة المجال (WIRCam). كما قال Delorme لـ Tomasz Nowakowski من موقع Phys.org:

& # 8220 أتاحت بيانات X-Shooter إجراء دراسة تفصيلية للخصائص الفيزيائية لهذا الكائن. ومع ذلك ، فإن جميع البيانات المقدمة في الورقة ضرورية حقًا للدراسة ، وخاصة المتابعة للحصول على اختلاف المنظر للكائن ، وكذلك قياس الضوء Spitzer. معًا ، تمكننا من الحصول على التدفق البوليومتري للكائن ، وبالتالي القيود التي تكون مستقلة تقريبًا عن افتراضات نموذج الغلاف الجوي. & # 8221

من البيانات المجمعة ، كانوا قادرين على توصيف التدفق المطلق لـ CFBDSIR 2149-0403 ، والحصول على قراءات على طيفه ، وحتى تحديد السرعة الشعاعية للجسم. لذلك كانوا قادرين على تحديد أنه ليس من المحتمل أن يكون عضوًا في مجموعة النجوم المتحركة ، كما كان متوقعًا سابقًا.

أما ما هو عليه ، فقد اختصروا ذلك إلى أحد احتمالين. في الأساس ، يمكن أن يكون جسمًا كتلته كوكبيًا كتلته تتراوح بين 2 و 13 كوكب المشتري وعمره أقل من 500 مليون سنة ، أو قزم بني معدني عالي الكتلة يتراوح بين 2 و 40 من كوكب المشتري ومن 2 إلى 3 مليارات سنة في سن. في النهاية ، يعترفون بأن عدم اليقين هذا يرجع إلى حقيقة أن فهمنا النظري للأجسام الباردة منخفضة الجاذبية والمعززة بالمعدنية ليست قوية بما يكفي حتى الآن.

يتعلق الكثير من هذا بحقيقة أن الأقزام البنية والعمالقة الغازية الفائقة لها معايير فيزيائية مشتركة تنتج تأثيرات متشابهة جدًا في أطياف أجواءها. ولكن مع اكتساب علماء الفلك فهمًا أكبر لتكوين الكواكب ، والذي أصبح ممكنًا من خلال اكتشاف العديد من أنظمة الكواكب خارج الطاقة الشمسية ، فقد نجد فقط مكان رسم الخط الفاصل بين أصغر النجوم وأكبر عمالقة الغاز.


طمس الخطوط بين النجوم والكواكب: تقدم الكواكب المنعزلة أدلة على تشكل النجوم

التقط علماء الفلك ، بما في ذلك نيال ديكون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) ، صورة لكوكب حر غير عادي. نظرًا لعدم احتواء الجسم على نجم مضيف ، يمكن ملاحظته وفحصه بشكل أسهل بكثير من الكواكب التي تدور حول النجوم ، مما يعد بمعرفة تفاصيل الأغلفة الجوية للكواكب. هل يمكن لجسم بكتلة منخفضة مثل هذا أن يتشكل مباشرة ، بنفس الطريقة التي تتشكل بها النجوم؟ تشير الملاحظات المستقلة التي أجرتها مجموعة بقيادة Viki Joergens من MPIA إلى أن هذا هو الحال: لقد اكتشفوا أن جسمًا حرًا مشابهًا ولكنه أصغر بكثير يسحب المواد من محيطه تمامًا مثل النجم الشاب. هذا له عواقب مهمة لنماذج تشكل النجوم بشكل عام.

كانت الأشياء في السابق بسيطة للغاية. من ناحية ، كانت هناك نجوم: أفران نووية عملاقة متوهجة ، تنبعث منها كميات كبيرة من الضوء. من ناحية أخرى ، كانت هناك كواكب ذات كتل أقل بكثير من النجوم ، مما يعكس ضوء النجوم المضيفة. تشكلت النجوم من انهيار السحب العملاقة للكواكب الغازية التي تشكلت في أقراص من الغاز والغبار حول نجومها المضيفة الناشئة. فيما بينهما كانت هناك فئة أكثر غموضًا إلى حد ما من الأقزام البنية: وسطاء بين الكوكب والنجم ، أكبر كتلة من الكوكب ، ولكن مع كتلة غير كافية للاندماج النووي للاشتعال في لب الجسم ، وتحويله إلى نجم. الآن ، اكتشافان جديدان قد طمسوا الحدود بين هذه الأنواع من الأجسام بشكل أكبر ، حيث أظهروا أن الأجسام الحرة العائمة ذات الكتل الشبيهة بالكوكب تتشكل على الأرجح مثل النجوم.

باستخدام تلسكوب Pan-STARRS 1 (PS1) في هاواي ، اكتشف فريق دولي من علماء الفلك بقيادة مايكل ليو من جامعة هاواي جسمًا صغيرًا غريبًا كتلته ستة أضعاف كتلة كوكب المشتري الغازي العملاق ، وهو عائم. في الفضاء من تلقاء نفسها - لا يوجد نجم مضيف في الأفق. يقع الجسم المسمى PSO J318.5-22 على بعد 80 سنة ضوئية فقط من الأرض ، في كوكبة الجدي. تشبه خصائصه خصائص الكواكب الغازية العملاقة التي وجدت تدور حول النجوم الفتية. في عمر يقدر بـ 12 مليون سنة ، يكون مراهقًا من حيث الأعمار الكوكبية أو النجمية.

بين عام 1995 والآن ، وجد علماء الفلك ما يقرب من ألف كوكب خارج المجموعة الشمسية - ولكن في الغالب عن طريق طرق غير مباشرة ، للكشف عن تذبذب أو تعتيم النجوم المضيفة التي يسببها الكوكب. تم تصوير عدد قليل فقط من الكواكب بشكل مباشر ، وكلها تدور حول نجوم شابة (أقل من 200 مليون سنة). إن PSO J318.5-22 مشابه جدًا في الكتلة واللون وإنتاج الطاقة لتلك الكواكب المصورة مباشرة. يشرح نيال ديكون (معهد ماكس بلانك لعلم الفلك) ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة ، سبب كون هذه ضربة حظ لعلماء الفلك: "يصعب دراسة الكواكب التي تم العثور عليها من خلال التصوير المباشر ، نظرًا لأنها تقع بجوارها مباشرة نجوم مضيفة أكثر سطوعًا. PSO J318.5-22 لا يدور حول نجم لذا سيكون من الأسهل علينا دراسته. سيوفر رؤية رائعة للأعمال الداخلية للكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري في مرحلة مبكرة من تطورهم ".

مع كتلة ست مرات فقط من كوكب المشتري ، فإن PSO J318.5-22 هي واحدة من أقل الأجسام كتلة حرة الطفو المعروفة ، وربما الأقل. تتشكل الكواكب العادية في قرص من الغاز والغبار يحيط بجنين النجم الذي يدور حوله في النهاية. لكن كيف تظهر الأشياء المنفردة مثل هذه؟ هل يمكن للأجسام ذات الكتلة المنخفضة - الكواكب العائمة الحرة والأقزام البنية بشكل عام - أن تتشكل بنفس الطريقة التي تتشكل بها النجوم العادية؟ توفر دراسة متعمقة لجسم مختلف ، نُشرت في نفس الوقت من قبل مجموعة أخرى من علماء الفلك بقيادة فيكي يورجنز من MPIA ، أدلة قيمة على قيامهم بذلك.

قامت Joergens وفريقها بدراسة كائن يسمى OTS44 ، يبلغ عمره حوالي 2 مليون سنة فقط - من حيث المقاييس الزمنية النجمية أو الكوكبية لطفل حديث الولادة. يحتوي الجسم على ما يقدر بـ 12 كتلة من كوكب المشتري (أكبر بشكل هامشي من كتلة PSO J318.5-22). كما أنه يطفو في الفضاء بدون رفيق قريب - ولكن في جزء مثير للاهتمام بشكل خاص من الفضاء: OTS44 هو عضو في منطقة تشكيل النجوم Chamaeleon في الكوكبة الجنوبية Chamaeleon ، على بعد ما يزيد قليلاً عن 500 سنة ضوئية من الأرض ، حيث يوجد العديد من تولد نجوم جديدة من انهيار سحب كثيفة من الغاز والغبار.

تمامًا مثل النجم الشاب ، يحيط بـ OTS44 قرص من الغاز والغبار. وكما تمكن يورجنز وزملاؤه من إثبات ذلك ، فإن ولادة هذا الجسم لم تنته بعد: قسم علماء الفلك ضوء OTS44 إلى ألوانه المكونة باستخدام مطياف SINFONI في تلسكوب ESO الكبير جدًا في تشيلي ، واكتشاف الميزات التي تشير لا يزال OTS44 يسحب المواد من قرصه بمعدل كبير. يوضح Joergens: "تظهر ملاحظاتنا أنه حتى الآن ، لا يزال هناك غاز يسقط على OTS44 ، مما يزيد من كتلته."

علاوة على ذلك ، من خلال الجمع بين البيانات من العديد من التلسكوبات ، بما في ذلك مرصد هيرشل الفضائي ، وبناء نموذج للكوكب الحر العائم بعناية ، تمكنت Joergens وزملاؤها من إظهار أن القرص المحيط بـ OTS44 ، والذي تم العثور على آثار له سابقًا ، هو تماما. كبيرة ، مع ما لا يقل عن 30 مرة من كتلة الأرض. يعد كل من القرص الأساسي والمادة المتضخمة (التراكم) علامات منبهة للنمط القياسي لتشكيل النجوم - وهو مؤشر على أنه لا يوجد فرق جوهري بين تكوين أجسام منخفضة الكتلة مثل OTS44 ونجم عادي. من المحتمل أن يحتوي OTS44 على أقل كتلة من بين جميع الكائنات حيث تم اكتشاف القرص والمواد المفسدة.

يتابع Joergens: "إذا كان PSO J318.5-22 كائنًا للمراهقين ، فإن OTS44 هو طفل حديث الولادة - ويمكننا أن نرى أنه ولد مثل نجم عادي. بالنسبة للباحثين الذين يعملون على تكوين النجوم ، مع العلم أن نفس الشيء العمليات التي تعمل على طول الطريق وصولاً إلى الأجسام ذات الكتلة الكوكبية هي معلومات أساسية ".

لا تندرج هذه الأشياء بوضوح في أي من الفئات الموجودة. الكواكب المنفردة أو الأقزام البنية ذات الكتلة المنخفضة للغاية - إذا كنت تريد أن تلعبها بأمان ، فيمكنك التحدث بشكل عام عن الأجسام ذات الكتلة الكوكبية الحرة العائمة. يعلق Hubert Klahr (MPIA) ، الخبير في محاكاة تكون النجوم والكواكب ، والذي لم يشارك في البحث: "هذا مؤشر آخر على أن فئاتنا التقليدية من الكواكب والنجوم ، والتي تستند إلى قيم الكتلة ، لا تخبرنا بأي شيء حول البنية الداخلية أو تاريخ تكوين هذه الأشياء ".


لماذا يطلق عليهم عمالقة الغاز؟

تسمى الكواكب الغازية العملاقة بهذه الطريقة لأنها كواكب يهيمن على تكوينها غازاتوخاصة الهيدروجين والهيليوم. أكثر من الكواكب الخارجية أو خارج المجموعة الشمسية الكواكب التي تم اكتشافها حتى الآن غازية لأنها كواكب أكبر بحجم و كتلة. وتسمى أيضًا الكواكب العملاقة لأن حجمها أكبر بكثير من حجم ساكن الأرض الكواكب للنظام الشمسي وبسبب هذا ، يسهل على العلماء القيام به يكتشف من الكواكب الأخرى.


PSO J318.5-22: العثور على كوكب خارجي عائم على بعد 80 سنة ضوئية من الأرض

تُظهر هذه الصورة الكوكب الحر العائم PSO J318.5-22. رصيد الصورة: N. Metcalfe / Pan-STARRS 1 Science Consortium.

يقع PSO J318.5-22 على بعد حوالي 80 سنة ضوئية في كوكبة الجدي ، وتبلغ كتلته ستة أضعاف كتلة كوكب المشتري. إنه ينتمي إلى مجموعة من النجوم الشباب تسمى مجموعة بيتا بيكتوريس المتحركة التي تشكلت منذ حوالي 12 مليون سنة.

في الواقع ، النجم المسمى بيتا بيكتوريس Beta Pictoris لديه كوكب عملاق غازي شاب يدور حوله. PSO J318.5-22 أقل في الكتلة من كوكب Beta Pictoris وربما تكون قد تشكلت بطريقة مختلفة.

الكوكب خارج المجموعة الشمسية هو واحد من أقل الأجسام العائمة الحرة كتلة معروفة ، وربما يكون أقلها. لكن أكثر ما يميزه هو كتلته ولونه وطاقته المتشابهة مع الكواكب المصوَّرة مباشرة.

PSO J318.5-22 بارد وخافت للغاية ، أكثر خفوتًا في الضوء البصري من كوكب الزهرة بحوالي 100 مليار مرة. تنبعث معظم طاقتها من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

"يصعب دراسة الكواكب التي تم العثور عليها من خلال التصوير المباشر ، لأنها تقع بجوار نجومها المضيفة الأكثر إشراقًا. PSO J318.5-22 لا يدور حول نجم لذا سيكون من الأسهل علينا دراسته. قال الدكتور نيال ديكون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا ، وهو مؤلف مشارك في البحث الذي تم قبوله للنشر في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (arXiv.org).

تم اكتشاف PSO J318.5-22 أثناء البحث عن النجوم الفاشلة المعروفة باسم الأقزام البنية. نظرًا لدرجات الحرارة المنخفضة نسبيًا ، فإن الأقزام البنية باهتة جدًا ولها ألوان حمراء جدًا.

للتغلب على هذه الصعوبات ، كان الفلكيون يستخرجون البيانات من تلسكوب Pan-STARRS 1 (PS1). يقوم PS1 بمسح السماء كل ليلة بكاميرا حساسة بدرجة كافية لاكتشاف إشارات الحرارة الباهتة للأقزام البنية.

هذا انطباع فنان & # 8217s للكوكب الحر العائم PSO J318.5-22. رصيد الصورة: MPIA / V. Ch. كويتز.

برز PSO J318.5-22 على أنه كرة غريبة ، أكثر احمرارًا من الأقزام البنية الأكثر احمرارًا.

غالبًا ما نصف البحث عن الأجرام السماوية النادرة مثل البحث عن إبرة في كومة قش. لذلك قررنا البحث في أكبر كومة قش موجودة في علم الفلك ، مجموعة البيانات من PS1 "، كما قال المؤلف المشارك الدكتور يوجين ماغنير من معهد علم الفلك بجامعة هاواي في مانوا.

تابع العلماء اكتشاف PS1 بتلسكوبات متعددة على قمة ماونا كيا في جزيرة هاواي. أظهرت أطياف الأشعة تحت الحمراء المأخوذة بمرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لوكالة ناسا وتلسكوب Gemini North أن PSO J318.5-22 لم يكن قزمًا بنيًا ، بناءً على التواقيع الموجودة في ضوء الأشعة تحت الحمراء التي يمكن تفسيرها بشكل أفضل من خلال كونها صغيرة الحجم وذات كتلة منخفضة.

& # 8220 لم نشهد من قبل جسمًا يتحرك بحرية في الفضاء يبدو كهذا. لديها كل خصائص الكواكب الصغيرة الموجودة حول النجوم الأخرى ، لكنها تنجرف إلى هناك بمفردها. قال المؤلف الرئيسي الدكتور مايكل ليو ، من معهد علم الفلك في جامعة هاواي في مانوا ، "لقد تساءلت كثيرًا عما إذا كانت هذه الأشياء المنفردة موجودة ، والآن نعرف أنها موجودة".

معلومات ببليوغرافية: Michael C. Liu et al. 2013. The Extremely Red، Young L Dwarf PSO J318-22: تناظرية كتلة كوكبية حرة طافية للكواكب الغازية العملاقة المصوّرة مباشرة. رسائل ApJ، مقبول للنشر arXiv: 1310.0457


المدن العائمة على عمالقة الغاز

ما الذي يصنعه عملاق الغاز عادة؟ كيف هي سرعة الرياح؟ ما هي بعض الآثار الكيميائية المؤسفة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري؟ ما هي قوة المجال المغناطيسي ولماذا هذه مشكلة؟ ماذا عن البرق؟

أولاً ، من الواضح أن المسافة & # x27d ، نحتاج إلى بؤر استيطانية متقدمة وجميع الموارد قريبة جدًا. أنت بحاجة إلى موارد ضخمة لبناء مدينة ، وهذا & # x27s ليس نوع المدينة التي تريد بناءها على مدى 50 عامًا ، ولكن بسرعة كبيرة ، مما يعني أن الموارد يجب أن تكون متاحة بسهولة.

نظرًا لأن الغلاف الجوي يتكون في الغالب من هيدروجين / هيليوم مع آثار من الميثان والأمونيا والكبريت والماء وعدد قليل من الغازات الأخرى ، فأنا لست متأكدًا مما إذا كان بإمكاننا استخدام الكثير منه. تبلغ سرعة الرياح 500 كم / ساعة بشكل دائم ، وهذه & # x27s ليست البقعة الحمراء ، ولكن الرياح الاستوائية ببساطة. هذه بعض التحديات الكبيرة التي يجب التغلب عليها.

أعتقد أن المرشح الأفضل هو فينوس. كان هناك بالفعل الكثير من الحديث عن استعمارها.

هل سمعت من قبل عن اقتباس من أ. سي كلارك يقول إن أي تقنية متقدمة بما فيه الكفاية لا يمكن تمييزها عن السحر؟ أعتقد أن نوع التكنولوجيا المطلوبة للعيش في كوكب الغاز سيبدو كثيرًا مثل السحر بالنسبة لنا ، واستخدام الحلول الهندسية التي لم نضعها في الاعتبار حتى.

كما أشارت / u / gwaybz ، لا يوجد الكثير من المواد التي يمكن للمرء استخدامها في الغلاف الجوي لبناء مدينة. هذا يعني أنك & # x27re على الأرجح ستحضر مدينتك معك ، ثم توقفها داخل عملاق غازي. (يبدو أن نقل مدينة عبر الفضاء بين الكواكب يبدو تافهاً عند مقارنته بعوم مدينة في بيئة عملاق غازي.) لذا تبدأ المشاكل الهندسية ببناء مركبة فضائية بحجم المدينة ، ثم تنتقل إلى اكتشاف كيفية التعامل مع شخص عدائي إلى حد ما. بيئة.

تحتاج سفينة مدينتك إلى الطاقة والمواد الكافية لحماية نفسها من:

ضغوط شديدة (ربما يمكنك جعل مدينتك مجالًا)

الإشعاع المميت (ربما يحتوي على طبقة من الماء بسمك بضعة أمتار تحيط بكورتك).

يبدو لي أن مثل هذه المدينة ، من الخارج ، قد تشبه قمرًا من نوع ما - ربما مثل أوروبا أو إنسيلادوس.

من تعرف؟ ربما حاول بعض القدماء هذا بالفعل منذ فترة طويلة وتركوا ما نراه كأقمار في مدار فارغ بينما ذهبوا بحثًا عن مراعي أكثر خضرة.


عنوان صندوق البحث

يعطي تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا علماء الفلك نظرة نادرة على كوكب بحجم كوكب المشتري ، ولا يزال يتشكل من المواد المحيطة بنجم فتي.

قال بريندان بولر Brendan Bowler من جامعة تكساس في أوستن: "نحن لا نعرف الكثير عن كيفية نمو الكواكب العملاقة". "يمنحنا هذا النظام الكوكبي الفرصة الأولى لمشاهدة سقوط المواد على كوكب ما. تفتح نتائجنا مجالًا جديدًا لهذا البحث ".

على الرغم من أنه تم فهرسة أكثر من 4000 كوكب خارجي حتى الآن ، تم تصوير حوالي 15 فقط منها بشكل مباشر حتى الآن بواسطة التلسكوبات. والكواكب بعيدة جدًا وصغيرة جدًا ، فهي مجرد نقاط في أفضل الصور. تمهد تقنية الفريق الحديثة لاستخدام هابل لتصوير هذا الكوكب مباشرة طريقًا جديدًا لمزيد من البحث عن الكواكب الخارجية ، خاصة خلال السنوات التكوينية للكوكب.

يدور هذا الكوكب الخارجي الضخم ، المسمى PDS 70b ، حول النجم القزم البرتقالي PDS 70 ، المعروف بالفعل بوجود كوكبين نشطين داخل قرص ضخم من الغبار والغاز يحيط بالنجم. يقع النظام على بعد 370 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة قنطورس.

قال ييفان زو Yifan Zhou ، من جامعة تكساس في أوستن: "هذا النظام مثير للغاية لأننا نستطيع أن نشهد تشكل كوكب". "هذا هو الكوكب الأصغر الحسن النية الذي صوره هابل مباشرة على الإطلاق." في عمر 5 ملايين سنة ، لا يزال الكوكب يجمع المواد ويبني الكتلة.

توفر حساسية الضوء فوق البنفسجي (UV) من هابل نظرة فريدة من نوعها على الإشعاع من الغاز شديد السخونة المتساقط على الكوكب. أضاف تشو: "أتاحت لنا ملاحظات هابل تقدير مدى سرعة اكتساب الكوكب للكتلة".

سمحت أرصاد الأشعة فوق البنفسجية ، التي تضيف إلى مجموعة الأبحاث حول هذا الكوكب ، للفريق بقياس معدل نمو كتلة الكوكب مباشرة لأول مرة. لقد اكتسب العالم البعيد بالفعل ما يصل إلى خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري خلال فترة تبلغ حوالي 5 ملايين سنة. تضاءل معدل التراكم المقاس الحالي إلى النقطة التي إذا ظل المعدل ثابتًا لمليون سنة أخرى ، فإن الكوكب سيزداد فقط بمقدار 1/100 إضافية من كتلة المشتري.

يؤكد Zhou و Bowler على أن هذه الملاحظات هي لقطة واحدة في الوقت المناسب - هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتحديد ما إذا كان المعدل الذي يضيف به الكوكب الكتلة يتزايد أم يتناقص. "تشير قياساتنا إلى أن الكوكب في نهاية عملية تكوينه."

يتم تعبئة نظام PDS 70 الشاب بقرص غاز وغبار بدائي يوفر الوقود لتغذية نمو الكواكب في جميع أنحاء النظام بأكمله. كوكب PDS 70b مُحاط بقرص الغاز والغبار الخاص به والذي يقوم بسحب المواد من القرص المحيطي الأكبر بشكل كبير. يفترض الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد من قرصه المحيط بالكوكب إلى الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتقوم بنقل المواد إلى سطح الكوكب.

وأوضح تشو: "إذا كانت هذه المادة تتبع أعمدة من القرص إلى الكوكب ، فإنها ستسبب نقاطًا ساخنة محلية". "يمكن أن تكون هذه النقاط الساخنة أعلى بعشر مرات على الأقل من درجة حرارة الكوكب." تم العثور على هذه البقع الساخنة تتوهج بشدة في ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

تقدم هذه الملاحظات نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل الكواكب الغازية العملاقة حول شمسنا قبل 4.6 مليار سنة. قد يكون كوكب المشتري قد تجمَّع على قرص محيط من المواد المتساقطة. قد تكونت أقماره الرئيسية أيضًا من بقايا الطعام في ذلك القرص.

كان التحدي الذي واجهه الفريق هو التغلب على وهج النجم الأم. يدور PDS 70b تقريبًا على نفس المسافة التي يدور بها أورانوس عن الشمس ، لكن نجمه أكثر سطوعًا بمقدار 3000 مرة من الكوكب عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية. أثناء معالجة Zhou للصور ، أزال بعناية وهج النجم ليترك وراءه الضوء المنبعث من الكوكب فقط. من خلال القيام بذلك ، قام بتحسين حدود مدى قرب الكوكب من نجمه في ملاحظات هابل بمعامل خمسة.

وأضاف بولر: "بعد 31 عامًا من الإطلاق ، ما زلنا نبحث عن طرق جديدة لاستخدام هابل". "ستفتح استراتيجية ييفان للمراقبة وتقنية ما بعد المعالجة نوافذ جديدة لدراسة أنظمة مماثلة ، أو حتى نفس النظام ، مرارًا وتكرارًا مع هابل. من خلال الملاحظات المستقبلية ، يمكننا اكتشاف متى تسقط غالبية الغاز والغبار على كواكبهم ، وإذا حدث ذلك بمعدل ثابت ".

نُشرت نتائج الباحثين في أبريل 2021 في مجلة The Astronomical Journal.

تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية). يدير التلسكوب مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. يجري معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) في بالتيمور بولاية ماريلاند عمليات علوم هابل. يتم تشغيل STScI لصالح وكالة ناسا من قبل اتحاد الجامعات لأبحاث علم الفلك في واشنطن العاصمة.

شركاء النشر: NASA، ESA، STScI

كلير & # 32 بلوم
معهد علوم تلسكوب الفضاء ، & # 32Baltimore ، & # 32 Maryland

راي & # 32 فيلارد
معهد علوم تلسكوب الفضاء ، & # 32Baltimore ، & # 32 Maryland

بريندان & # 32 بولر
جامعة تكساس في أوستن ، & # 32 أوستن ، & # 32 تكساس

ييفان & # 32 تشو
جامعة تكساس في أوستن ، & # 32Austin ، & # 32 تكساس


ما هو أكبر كوكب معروف؟

قد يستحوذ معانقو وكارهو بلوتو على دائرة الضوء ، ولكن هناك نقاش آخر حول النهاية الأكبر لمقياس الكواكب. اكتشف علماء الفلك في السنوات الأخيرة أجسامًا فائقة الكتلة تطمس الحدود بين الكوكب والنجم الكامل.

تتجاوز المضاعفات مجرد تحديد النجوم على أنها تمر بالاندماج الحراري النووي. اكتشف صيادو الكواكب الذين يحدقون في النجوم البعيدة أجسامًا ضخمة تدور حول كوكب المشتري ، وهو أكبر كوكب عملاق للغاز في نظامنا الشمسي. قد تمثل هذه الاكتشافات الحلقات المفقودة على المقياس المنزلق بين الكواكب والنجوم.

قالت سارة سيجر ، عالمة الفيزياء الفلكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "ستغير هذه الاكتشافات مجتمعة ما نسميه كوكبًا". "حتى الآن كان الناس يتجادلون حول كيف يمكن أن يكون الجسم كبيرًا ولا يزال كوكبًا."

تمثل الأقزام البنية أكبر الأجسام التي تسكن ذلك الفضاء الضبابي بين الكواكب والنجوم. تظل أصغر من النجوم القزمية الباهتة ، ولكن يمكن أن يتراوح حجمها حتى 70 كتلة كوكب المشتري. يبدو الكثير منها ببساطة مثل النجوم الفاشلة التي لم تحقق الانصهار مطلقًا ، ومع ذلك فإن بعض الأقزام البنية الأصغر والأبرد تبدو أكثر شبهاً بالعمالقة الغازية مثل كوكب المشتري أو زحل.

تصدرت إحدى هذه الأقزام البنية عناوين الصحف في أبريل 2008. وتتراوح كتلة الجسم الحر العائم بين 15 و 30 ضعف كتلة المشتري ، ويمثل أروع جسم من نوعه عند 660 درجة فهرنهايت (350 درجة مئوية). يعتبر علماء الفلك أنه من المحتمل أن يكون ممثلاً لفئة جديدة من الأجسام ، والتي تشكل رابطًا آخر مفقودًا في لغز الكواكب الكلي.

بالرجوع إلى المقياس ، ظهرت أول صور مباشرة على الإطلاق للكواكب خارج المجموعة الشمسية في أواخر العام الماضي. تضمنت اكتشافًا واحدًا لنظام ثلاثي الكواكب حيث تراوحت الأجسام من سبعة إلى 10 من كتل المشتري. اشتمل اكتشاف آخر على كوكب Fomalhaut b بكتلة ثلاثة فقط من كوكب المشتري.

تقع هذه الأجسام ضمن الحد الأعلى المقبول عمومًا للكواكب التي تقل كتلتها عن 13 من كتلة المشتري. ومع ذلك ، لا يزال من الممكن أن تساعد النتائج العلماء على مراجعة تعريفاتهم الكوكبية بناءً على كيفية تشكل الأشياء ، بدلاً من مجرد الكتلة. يحتوي كلا النظامين على أقراص مغبرة تعكس صغر سنهم ، ويبدو أيضًا متسقًا مع كيفية تشكل الكواكب على الأرجح في نظامنا الشمسي وفي أماكن أخرى.

The existing uncertainty about large-class objects even arose during a Plutodebate held in March 2009 at the American Museum of Natural History in New York City. Seager pointed to the three-planet system as just one example of evolvingscientific knowledge regarding big planets.

"No one is writing alaw or rule that you have to call them this or that," Seager said,referring to the more than 300 extrasolar planets orbiting alien stars.

Perhaps this just means that scientists can take their pick of biggestknown planet, if they get their definitions sorted out. But most likely knowthat ongoing discoveries beyond our solar system could snatch away theheavyweight title at any time.


Free-Floating Planets Confirmed

Astronomers have known for many years that stars form when the cores of giant clouds of cold molecular material fragment and collapse. However, the details of the star formation process are poorly understood. In particular, the smallest fragments that can collapse to form very low mass stars or sub-stellar objects have not yet been identified.

Dr. Philip Lucas (University of Hertfordshire) and Dr. Patrick Roche (Oxford University) controversially announced last year that they had directly observed 13 faint points of light in Orion (a giant stellar nursery where thousands of stars are being born) which appeared to have masses closer to those of the giant planets -- a few times more massive than Jupiter in our Solar System -- than the stars.

On Tuesday 3 April, the same pair will announce at the UK National Astronomy Meeting in Cambridge that they have confirmed their discovery of 'free floating planets' in the Orion Nebula. Their measurements of the spectrum of the infrared light from 20 objects in the Nebula show the characteristic signature of water vapour. This confirms that these objects are indeed young, low-mass bodies, and that the faintest of them are of planetary mass. These planetary mass objects can only be seen because they are very young and still warm after the process of formation.

Dr Lucas commented, "It's exciting to find these planet-sized objects floating around in space, unlike planets such as our Earth which orbit a star. Our new results provide the first steps in the exploration of their physical properties."

"The identification and study of these objects is extremely interesting in itself," added Dr. Roche, "but it can also aid our understanding of the star formation process, which is one of the major mysteries in astronomy."

This proof is sure to add fuel to the controversy of how such objects were born. Are they actually planets, thrown out of their solar systems and now floating in space, or have they been formed directly from a gas cloud in space, much like a normal star is?

There is also controversy over how to classify these "inbetween" objects. Some astronomers say that as these may have been formed like a star, they should not be called planets. The authors suggest that a new term -- planetars -- may be a good compromise.

Lucas and Roche were following up their discovery of these objects last year, when they measured faint points of light in the Orion Nebula -- a vast cloud of gas and dust that can be seen with the naked eye as the middle 'star' in the sword of the constellation of Orion. Their observations were made in infrared light, using the United Kingdom Infrared Telescope at Mauna Kea Observatory, Hawaii.

This sparked a wide controversy among scientists, with some arguing that the result was a mistake because the planets might be normal stars far behind Orion and just happened to look like very young planets.

Now Lucas and Roche have used the same telescope to analyse the light from these giant worlds at different frequencies and shown that they must be inside the Orion Nebula. By studying the spectrum of the light from the planets, they were able to measure the temperature of the objects, and then, with the use of theoretical models, derive their masses.

The spectroscopic analysis shows strong absorption features due to water vapour in the atmospheres of these objects, which shows that they are not hot enough to be distant stars.

The results have been strengthened with the help of theoretical work on the atmospheres by France Allard and Isabelle Baraffe of the Ecole Normale Superieure at Lyon in France and by Peter Hauschildt at the University of Georgia in the United States. Lucas, Roche, Allard and Hauschildt analysed 20 of the brown dwarfs and planet candidates in the Orion Nebula to confirm the result.

The so-called 'planets' float in space by themselves, not orbiting any star. They are thought to be between 5 and 13 times as massive as the planet Jupiter, so they are rather large by the standards of our Solar System and are most unlikely to support life.

However, these worlds are not massive enough to shine by nuclear fusion, the process that powers the Sun and the stars. Nor are they massive enough for even the meagre nuclear reactions that occur in 'brown dwarfs', objects with masses between those of planets and stars.

The scientists admit that there is a slight chance that they are misinterpreting the data. If all the theoretical calculations for these poorly understood objects are wrong, or if they are far older than the stars and brown dwarfs around them, there is an outside chance that they are actually 20 or 30 times the mass of Jupiter -- too big to be called planets. However, all the evidence found so far points to them being free-floating planets, and other astronomers in Japan and Spain are beginning to find signs of more and more planets in other nebulae like Orion.


شاهد الفيديو: Ons Sonnestelsel Saam Cindykapindi (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Rodd

    لقد كتبوا بشكل جميل ، ولكن ليس كثيرًا ، إذا لم يكن من الصعب عليك توسيع الموضوع بمزيد من التفاصيل في المنشورات المستقبلية

  2. Nahuatl

    لا أوافق على الإطلاق



اكتب رسالة