Pašreizējais eksoplanētu skaits - to planētu skaits, kuras astronomi ir atraduši apkārt citām zvaigznēm, - ir 312. Tas ir daudz planētu. Bet tas varētu palīdzēt, ja mēs precīzi zinātu, kur meklēt. Jauni pētījumi, izmantojot putekļaino disku superdatoru simulācijas ap saulē līdzīgām zvaigznēm, parāda, ka gandrīz tikpat mazas planētas kā Marss var radīt putekļu struktūras, kuras, iespējams, varētu noteikt nākotnes teleskopi. Pētījums norāda uz jaunu virzienu apdzīvojamu planētu meklējumos. "Var paiet kāds laiks, pirms mēs varam tieši attēlot zemei līdzīgas planētas ap citām zvaigznēm, bet pirms tam mēs varēsim atklāt greznus un skaistus gredzenus, kurus tie grebj starpplanētu putekļos," saka pētījuma galvenais pētnieks Kristofers Starks. Merilendas universitātē, koledžas parkā.
Sadarbībā ar Marku Kuchneru NASA Goddard kosmosa lidojumu centrā Grīnbeltā, Md., Stārks modelēja, kā 25 000 putekļu daļiņu reaģēja uz vienas planētas klātbūtni - sākot no Marsa masas līdz piecas reizes virs Zemes -, kas riņķo ap saulei līdzīgu zvaigzni. Izmantojot NASA Thunderhead superdatoru Goddardā, zinātnieki veica 120 dažādas simulācijas, kas mainīja putekļu daļiņu lielumu un planētas masas un orbītas attālumu.
“Mūsu modeļi izmanto desmit reizes vairāk daļiņu nekā iepriekšējās simulācijas. Tas ļauj mums izpētīt gredzenu struktūru kontrastu un formas, ”piebilst Kuchners. Pēc šiem datiem pētnieki kartēja blīvumu, spilgtumu un siltuma parakstu, kas izriet no katras parametru kopas.
“Nav plaši novērtēts, ka planētu sistēmas - ieskaitot mūsu pašu - satur daudz putekļu,” piebilst Starks. "Mēs tos putekļus izmantosim mūsu labā."
Liela daļa mūsu Saules sistēmas putekļu veidojas uz Jupitera orbītas pusi, jo komētas sagrūst netālu no saules un visu lielumu asteroīdi sabrūk. Putekļi atspoguļo saules gaismu, un dažreiz tos var uzskatīt par ķīļa formas debesu mirdzumu - to sauc par zodiaka gaismu - pirms saullēkta vai pēc saulrieta.
Datormodeļi atspoguļo putekļu reakciju uz smagumu un citiem spēkiem, ieskaitot zvaigznes gaismu. Starlight nedaudz velk mazas daļiņas, kas liek tām zaudēt orbītas enerģiju un aizvirzīties tuvāk zvaigznei.
“Daļiņas spirālveida uz iekšu un pēc tam īslaicīgi ieslodzītas rezonansēs ar planētu,” skaidro Kuchners. Rezonanse rodas ikreiz, kad daļiņas orbitālais periods ir neliels skaita attiecība - piemēram, divas trešdaļas vai piecas sestās daļas - no planētas.
Piemēram, ja putekļu daļiņa veic trīs orbītas ap savu zvaigzni katru reizi, kad planēta to pabeidz, daļiņa atkārtoti jutīs papildu gravitācijas velkoni tajā pašā tās orbītas vietā. Uz laiku šis papildu trieciens var kompensēt zvaigžņu gaismas vilkšanas spēku, un putekļi var nogulēt smalkās, gredzenveida konstrukcijās.
"Daļiņas spirālē pretī zvaigznei, iesprūst vienā rezonansē, izkrīt no tās, spirālē vēl dažās, iesprūst citā rezonansē un tā tālāk," stāsta Kuchners. Lai uzskaitītu sarežģīto spēku mijiedarbību desmitiem tūkstošu daļiņu, bija vajadzīgs superdatora matemātiskais zirgspēks.
Daži zinātnieki atzīmē, ka liela daudzuma putekļu klātbūtne varētu būt šķērslis tieši attēlot zemes planētas. Turpmākās kosmosa misijas - piemēram, NASA Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, kas tagad tiek veidots un paredzēts sākt 2013. gadā, un ierosinātais Zemes planētas meklētājs - pētīs tuvumā esošās zvaigznes ar putekļainiem diskiem. Starka un Kuhenera radītie modeļi dod astronomiem priekšstatu par putekļu struktūrām, kas signalizē par citādi slēptu pasaulu klātbūtni.
“Mūsu katalogs palīdzēs citiem secināt planētas masu un orbītas attālumu, kā arī dominējošos daļiņu izmērus gredzenos,” saka Stārks.
Stārks un Kuchners savus rezultātus publicēja The Astrophysical Journal 10. oktobra numurā. Starks ir padarījis tiešsaistē pieejamu savu eksodododālo putekļu simulāciju atlantu.
Avots: Goddard kosmisko lidojumu centrs
