gov-civil-vilareal.ptHoeveel bewoonbare planeten kan één ster hebben? Het blijkt ongeveer 6 te zijn.
>Hoeveel bewoonbare planeten kun je om een enkele ster draaien?
In ons zonnestelsel is eigenlijk maar één planeet bewoonbaar in enge zin van het woord: de aarde. Mars is te koud met te dunne lucht, en Venus juist het tegenovergestelde.
Maar... dat is toeval. Als je de posities van Mars en Venus zou verwisselen, en misschien een aanzienlijk deel van de atmosfeer van Venus zou verwisselen, zouden hun temperaturen veel geschikter voor ons zijn*. Dat komt omdat beide in onze zon staan bewoonbare zone , het afstandsbereik van onze ster waar vloeibaar water op het oppervlak van een planeet zou kunnen bestaan.
gele veer betekenis
Het idee van een bewoonbare zone is een beetje squishy, omdat het hebben van vloeibaar water afhankelijk is van een waslijst met andere dingen, waaronder het bestaan van een atmosfeer, wat erin zit en meer. Maar het is een handig concept zolang je er niet te goed naar kijkt†.
Dus technisch gezien draaien er drie planeten om de zon in zijn bewoonbare zone. Maar hoeveel? zou kunnen pas je daar?
Kunstwerk met het TRAPPIST-1 planetenstelsel, zeven planeten ter grootte van de aarde die rond een koele rode dwerg draaien. Credit: NASA/JPL-Caltech
Bij een bepaald aantal zou je een limiet bereiken. Het eindige gebied van de ruimte betekent dat planeten te dicht bij elkaar zouden komen. Ze zouden zwaartekracht op elkaar inwerken, en hemelse hijinks zouden volgen: ze zouden chaos creëren, en sommige planeet of planeten zouden hun baan in de war brengen, ze in de zon laten vallen of ze volledig uit het systeem werpen.
Ook hangt de bewoonbare zone van een ster af van hoe heet het is. Als je de wiskunde doet, zie je dat een koele rode dwerg een kleine, smalle heeft, terwijl een massieve blauwe ster een enorme bewoonbare zone heeft die zich ver uitstrekt.
Dus als we naar andere sterren kijken, moeten we dan systemen zoals de onze verwachten, met weinig planeten in de bewoonbare zone, of kan er meer in zitten?
Een team van astronomen heeft dit bekeken , met behulp van software die de zwaartekracht en beweging van een systeem van planeten in de loop van de tijd berekent om de stabiliteit te controleren. Voor een gegeven stermassa berekenden ze de grootte van de bewoonbare zone, plaatsten vervolgens een planeet met aardmassa aan de binnenrand van de zone, een andere aan de buitenrand, en voegden vervolgens meer gelijkmatig verdeelde tussen de twee toe. Voor elk soort ster voerden ze de simulatie uit voor in totaal 5, 6 en 7 planeten, waarbij ze de simulatie lieten doorgaan voor 100 miljoen banen van de binnenplaneet om de dingen een lange tijd te geven om te spelen.
Wat ze vonden is best gaaf . Voor sterren met een zeer lage massa, zeg 0,1 keer de massa van de zon, is geen enkel systeem stabiel. De bewoonbare zone is te smal, dus de planeten hadden altijd interactie. Maar als je eenmaal bij sterren bent gekomen met 0,2 keer de massa van de zon (nog steeds vrij laag, dus we hebben het hier over rode dwergen), werd de zone zo verwijd dat elk Het 5-planetenstelsel was stabiel. Voor sterren met ongeveer 0,7 keer de massa van de zon doen 6-planeetsystemen het ook redelijk goed.
Kunstwerk van een ster met meerdere planeten eromheen. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Gekwetst (IPAC)
Voor sommige smalle massabereiken van sterren blijken 7-planeetsystemen ook stabiel te zijn. Je zou denken dat een zwaardere ster een grotere bewoonbare zone betekent, dus er zouden meer planeten in passen, maar er zit een aap in die sleutel: resonanties . Als een of meer planeten omloopperioden hebben die eenvoudige fracties van elkaar zijn, zoals 2:1 of 5:4, trekken ze periodiek aan elkaar, waardoor orbitale energie wordt toegevoegd of verwijderd. Het is alsof je op het juiste moment met je benen schopt op een schommel, waardoor je beweging wordt versterkt.
In dit geval kunnen resonanties echter de ondergang van een systeem betekenen. Voor bewoonbare zones en stellaire massa's van bepaalde grootte bevinden de planeten zich in een resonantie en worden de banen onstabiel. Daarom kan een ster met een lagere massa misschien meer planeten vasthouden dan een ster met een hogere massa. Er zijn misschien geen resonanties in de bewoonbare zone voor de kleinere ster, terwijl die er wel zijn voor de grotere.
schoonheid en het beest gezond verstand
Er is ook nog een ander probleem, en het is letterlijk een groot probleem: reuzenplaneten die buiten de bewoonbare zone draaien. Ze beïnvloeden binnenplaneten en kunnen nog meer instabiliteit veroorzaken, waardoor het moeilijker wordt om de bewoonbare zone van een ster te vullen met planeten ter grootte van de aarde. Als een ster die gigantische planeten mist, is het allemaal goed, maar als hij er een of meer heeft - zoals de onze doet - dat het aantal stabiele banen in de bewoonbare zone van planeten ernstig kan verminderen.
Er zijn ook subtielere dingen om op te letten. Naarmate een ster ouder wordt, wordt hij heter, dus verplaatst zijn bewoonbare zone zich naar buiten. Een planeet die rond de binnenrand van de bewoonbare zone van een ster draait, kan na een paar miljard jaar onaangenaam warm worden.
Ook keken ze niet naar planeten met een lagere massa (zoals bijvoorbeeld Mars) of planeten in elliptische banen. Door de banen een beetje te kantelen kan worden voorkomen dat resonanties er ook een zooitje van maken. Het is duidelijk dat er hier ruimte is om hier nog veel meer simulaties op uit te voeren.
Het planetenstelsel TRAPPIST-1 (midden) past volledig in de baan van Mercurius (onder), maar drie planeten bevinden zich in de bewoonbare zone van hun koele ster. De vier grote manen van Jupiter zijn ter vergelijking ook op schaal (boven) weergegeven. Credit: NASA/JPL-Caltech
Het zal echter nog even duren voordat deze voorspelling in het echte universum kan worden gecontroleerd. Het vinden van zoveel planeten rond een ster is zeldzaam ( TRAPPIST-1 is tot nu toe een van de weinige uitzonderingen ) en het wordt moeilijker voor zwaardere sterren, waar de planeten verder van de ster verwijderd zijn; onze beste detectiemethoden werken goed voor planeten die dichterbij zijn .
Maar wat een leer! Zullen we systemen vinden met 5 planeten in hun bewoonbare zone? En zo ja, hoeveel zullen er daadwerkelijk bewoonbaar zijn?
Het universum is een behoorlijk coole plek en houdt van diversiteit. Als ik zou moeten wedden, zou ik zeggen dat dergelijke systemen bestaan. Zeldzaam, maar daarbuiten. Hoe lang duurt het voordat we er een vinden?
* We moeten ze nog steeds allebei zuurstof geven en waarschijnlijk de CO2 vervangen door stikstof, maar ga met me mee hier.
† Ook, het is mogelijk om oceanen onder het oppervlak te hebben in ijzige manen rond gasreuzen , dus nogmaals, het concept van de bewoonbare zone is een beetje beperkt. Het is meer een goede plek om te beginnen dan het zoeken naar milde plekken in het heelal.
