Nykyinen eksoplaneettojen lukumäärä - planeettojen lukumäärä, jonka tähtitieteilijät ovat löytäneet kiertävän muita tähtiä, - on 312. Se on paljon planeettoja. Mutta se voi auttaa, jos tietäisimme tarkalleen, mistä etsiä. Uusi tutkimus, jossa käytetään auringonkaltaisten tähtiä ympäröivien pölylevyjen supertietokoneiden simulaatioita, osoittaa, että lähes yhtä pienet planeetat kuin Mars voivat luoda pölyssä kuvioita, jotka tulevat kaukoputket pystyvät havaitsemaan. Tutkimus osoittaa uuden suunnan asutettavien planeettojen etsinnälle. "Voi kestää jonkin aikaa, ennen kuin voimme kuvata maan kaltaisia planeettoja suoraan muiden tähtijen ympärillä, mutta ennen sitä pystymme havaitsemaan koristeelliset ja kauniit renkaat, joita ne veistävät planeettojenvälisessä pölyssä", kertoo tutkimuksen johtava tutkija Christopher Stark. Marylandin yliopistossa, College Park.
Yhdessä Marc Kuchnerin kanssa NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksessa Greenbeltissä, Yhdysvalloissa, Stark mallitsi kuinka 25 000 pölyhiukkasia reagoi yhden planeetan läsnäoloon - Marsin massasta viiteenkertaiseen maapallon ympäri - kiertävän auringonmuotoisen tähden. NASAn Thunderhead-supertietokoneella Goddardissa tutkijat suorittivat 120 erilaista simulaatiota, jotka vaihtelivat pölyhiukkasten kokoa ja planeetan massaa ja kiertoradan etäisyyttä.
”Mallimme käyttävät kymmenen kertaa niin paljon hiukkasia kuin aikaisemmat simulaatiot. Tämän avulla voimme tutkia rengasrakenteiden kontrastia ja muotoja ”, Kuchner lisää. Tämän tiedon perusteella tutkijat kartoittivat kunkin parametrijoukon tuloksen tiheyden, kirkkauden ja lämmön allekirjoituksen.
"Ei ole yleisesti arvostettu, että planeettajärjestelmät - myös omamme - sisältävät paljon pölyä", Stark lisää. "Aiomme laittaa tuon pölyn meidän puolestamme."
Suuri osa aurinkokunnan järjestelmämme pölystä muodostuu Jupiterin kiertoradalle, kun komeetat murenevat lähellä aurinkoa ja kaiken kokoiset asteroidit törmäävät. Pöly heijastaa auringonvaloa, ja toisinaan sitä voidaan pitää kiilamaisena taivaan hehkona - kutsutaan eläinradan valoksi - ennen auringonnousua tai auringonlaskun jälkeen.
Tietokonemalleissa otetaan huomioon pölyn reagointi painovoimaan ja muihin voimiin, mukaan lukien tähden valo. Starlight vetää hieman pieniä hiukkasia, mikä saa ne menettämään kiertoradan energian ja ajamaan lähemmäksi tähtiä.
"Hiukkaset kiertyvät sisäänpäin ja jäävät sitten tilapäisesti resonansseihin planeetan kanssa", Kuchner selittää. Resonanssi tapahtuu aina, kun hiukkasen kiertorata on pienen lukumäärän suhde - kuten kaksi kolmasosaa tai viisi kuudesosa - planeetan suhteesta.
Esimerkiksi, jos pölyhiukkasella on kolme kiertorataa tähtinsä ympäri joka kerta, kun planeetta täydentää yhden, hiukkas tuntuu toistuvasti ylimääräisen painovoiman vetäjän samassa pisteessä kiertoradallaan. Tämä ylimääräinen mustelma voi korvata jonkin aikaa tähtivalon vetovoiman ja pöly voi asettua hienoihin rengasmaisiin rakenteisiin.
"Hiukkaset kiertyvät kohti tähtiä, juutuvat yhteen resonanssiin, putoavat siitä, kierrevät vielä joissakin, jäävät toisen resonanssin ansioihin ja niin edelleen", Kuchner sanoo. Kymmenien tuhansien hiukkasten monimutkaisen voimien vuorovaikutuksen huomioon ottaminen edellytti supertietokoneen matemaattista hevosvoimaa.
Jotkut tutkijat huomauttavat, että suurten pölymäärien esiintyminen voisi olla este maapallon planeettojen kuvantamiselle suoraan. Tulevat avaruusoperaatiot - kuten NASA: n James Webbin avaruusteleskooppi, joka on nyt rakenteilla ja jonka on tarkoitus aloittaa vuonna 2013, ja ehdotettu Terrestrial Planet Finder - tutkivat lähellä olevia tähtiä pölyisillä levyillä. Starkin ja Kuchnerin luomat mallit antavat tähtitieteilijöille esikatselun pölyrakenteista, jotka osoittavat muuten piilotettujen maailmojen esiintymisen.
"Luettelomme auttaa muita päättelemään planeetan massan ja kiertoradan etäisyyden sekä renkaissa hallitsevat hiukkaskoot", Stark sanoo.
Stark ja Kuchner julkaisivat tuloksensa The Astrophysical Journal -lehden 10. lokakuuta. Stark on antanut online-eläinlääkinnällisille pölysimulaatioilleen online-version.
Lähde: Goddardin avaruuslentokeskus
