Сегашният брой екзопланети - броят на планетите астрономите са намерили орбита на други звезди - стойности на 312. Това е много планети. Но може да помогне, ако знаехме точно къде да търсим. Нови изследвания, използващи суперкомпютърни симулации на прашни дискове около слънчеви звезди, показват, че планетите почти толкова малки, колкото Марс, могат да създават шарки в праха, които бъдещите телескопи може да могат да открият. Изследването сочи нов път в търсенето на обитаеми планети. "Може да мине известно време, преди да можем директно да изобразим земни планети около други звезди, но преди това ще можем да открием богато украсените и красиви пръстени, които издълбават в междупланетен прах", казва Кристофър Старк, водещ изследовател на проучването в Университета на Мериленд, College Park.
Работейки с Марк Кухнер в Центъра за космически полети на Годард в НАСА в Greenbelt, Md., Старк моделира как 25 000 прахови частици реагират на присъствието на една единствена планета - от масата на Марс до пет пъти по-голяма от Земята - около орбита на слънчева звезда. Използвайки суперкомпютъра на НАСА Thunderhead в Годард, учените проведоха 120 различни симулации, които варираха размера на праховите частици и масата и орбиталното разстояние на планетата.
„Нашите модели използват десет пъти повече частици от предишните симулации. Това ни позволява да изучаваме контраста и формите на пръстеновидните структури “, добавя Кухнер. От тези данни изследователите картографират плътността, яркостта и топлинния подпис, получени от всеки набор от параметри.
„Не се оценява широко, че планетарните системи - включително нашата собствена - съдържат много прах“, добавя Старк. „Ще заложим този прах да работи за нас.“
Голяма част от праха в нашата Слънчева система се образува навътре от орбитата на Юпитер, когато кометите се разпадат близо до слънцето и астероиди от всякакъв размер се сблъскват. Прахът отразява слънчевата светлина и понякога може да се разглежда като клиновидно небесно сияние - наречено зодиакална светлина - преди изгрев или след залез слънце.
Компютърните модели отчитат реакцията на праха на гравитацията и други сили, включително светлината на звездата. Звездната светлина упражнява леко влачене на малки частици, което ги кара да губят орбитална енергия и да се приближават към звездата.
„Частиците спирали навътре и след това стават временно хванати в резонанси с планетата“, обяснява Кухнер. Резонансът се появява винаги, когато орбиталният период на частицата е съотношение с малък брой - като две трети или пет-шести - от планетите.
Например, ако прахова частица направи три орбити около звездата си всеки път, когато планетата завърши една, частицата многократно ще почувства допълнителен гравитационен влекач в същата точка на орбитата си. За известно време това допълнително натискане може да компенсира силата на влачене от звездна светлина и прахът може да се утаи в фини структури, подобни на пръстени.
„Частиците спирали към звездата, попадат в един резонанс, изпадат от нея, спирала в някои други, попадат в капан в друг резонанс и т.н.“, казва Кучнер. Отчитането на сложното взаимодействие на сили върху десетки хиляди частици изискваше математическите конски сили на суперкомпютър.
Някои учени отбелязват, че наличието на голямо количество прах би могло да представлява пречка за директно изобразяване на земноподобни планети. Бъдещите космически мисии - като космическият телескоп Джеймс Уеб Уас, който вече е в процес на изграждане и планиран за изстрелване през 2013 г., и предложеният Земен планерен търсач - ще изучават близките звезди с прашни дискове. Моделите, създадени от Старк и Кухнер, дават на астрономите предварителен преглед на прахови структури, които сигнализират за наличието на иначе скрити светове.
„Каталогът ни ще помогне на другите да изведат масата и орбиталното разстояние на планетата, както и доминиращите размери на частиците в пръстените“, казва Старк.
Старк и Кухнер публикуваха резултатите си в броя от 10 октомври на The Astrophysical Journal. Старк направи своя атлас на екзо-зодиакални симулации на прах, достъпни онлайн.
Източник: Център за космически полети Годард
