கெப்ளர் -36, நாம் நினைத்ததை விட கிரக அமைப்புகள் குறைவாக கணிக்கக்கூடியவை என்பதைக் காட்டுகிறது

பிராண்டன் வீகலுடன் ஒரு ஒத்துழைப்பு

எக்ஸோபிளானெட்டாலஜியின் ஆரம்ப ஆண்டுகளில், வானியலாளர்கள் ஒரே ஒரு பல கிரக அமைப்பு பற்றி மட்டுமே அறிந்திருந்தனர்: சூரிய குடும்பம். அவர்களுக்கு உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் மாதிரிகள் இருந்தன, ஆனால் 1990 களில், அந்த மாதிரிகளின் பின்னால் உள்ள கோட்பாடு முக்கியமாக நமது சொந்த கிரக அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது. வேறு எந்த தரவு புள்ளிகளும் இல்லாமல் கூட, மற்ற பெரும்பாலான விண்வெளி அமைப்புகள் நம்முடையதைப் போலவே கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன என்பது ஒரு நியாயமான அனுமானமாகத் தோன்றியது: புரவலன் மற்றும் சனியைப் போன்ற மாபெரும் கிரகங்கள் தொலைவில் சுற்றிவருகின்றன.

1990 களின் நடுப்பகுதியில், சூடான வியாழன் 51 பெகாசி பி கண்டுபிடிப்பு வழக்கமான ஞானத்தை அதன் தலையில் திருப்பியபோது இந்த முன்னுதாரணம் நொறுங்கத் தொடங்கியது. பாரிய வாயு ராட்சதர்கள் தங்கள் புரவலன் நட்சத்திரங்களுக்கு நெருக்கமாக சுற்றுப்பாதை செய்யக்கூடாது! மெதுவாக ஆனால் நிச்சயமாக, கிரக அமைப்புகளின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய நமது அனுமானங்கள் முற்றிலும் தவறானவை எனக் காட்டப்பட்டுள்ளன, ஏனெனில் கிரக உருவாக்கம் குறித்த நீண்டகால கருத்துக்களுக்கு எதிர் மாதிரிகள் கண்டுபிடிப்போம்.

கெப்லர் விண்வெளி தொலைநோக்கிக்கு நன்றி, கெப்லர் -62 போன்ற பல கிரக அமைப்புகளைப் பற்றி எங்களுக்குத் தெரியும், இதில் ஐந்து உறுதிப்படுத்தப்பட்ட எக்ஸோபிளானெட்டுகள் உள்ளன. இந்த அமைப்பு கூட மிகவும் மர்மமானதல்ல - நாம் கண்டறிந்த மற்றவர்களுடன் ஒப்பிடும்போது. பட கடன்: நாசா

மிக சமீபத்திய ஆச்சரியங்களில் ஒன்று கெப்லர் -36 என்ற துணை நட்சத்திரத்தை சுற்றி வருகிறது. இது ஒரு கிரகம் அல்ல, ஆனால் இரண்டு - கெப்ளர் -36 பி மற்றும் கெப்லர் -36 சி என பெயரிடப்பட்ட எக்ஸோபிளானெட்டுகள், அரை-பெரிய அச்சுகள் 0.115 AU மற்றும் 0.128 AU. இதன் பொருள் இரண்டு எக்ஸோப்ளானெட்டுகளும் மிக நெருக்கமாக நிரம்பியுள்ளன. இது மிகவும் விசித்திரமானது அல்ல; வினோதமானது என்னவென்றால், இரண்டு கிரகங்களும் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும், இது புரோட்டோபிளேனட்டரி வட்டின் ஒரே பகுதியிலிருந்து வருகிறது - ஆனால் அவை அவ்வாறு இல்லை. ஒன்று அடர்த்தியான, பூமி போன்ற நிலப்பரப்பு கிரகம், மற்றொன்று ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியத்தின் வாயு உறை கொண்ட மினி-நெப்டியூன் ஆகும்.

எனவே ஒரே இடத்தில் இரண்டு முற்றிலும் வேறுபட்ட எக்ஸோப்ளானெட்டுகள் எவ்வாறு உருவாகின்றன? இது ஒரு நல்ல கேள்வி - மற்றும் விண்வெளி விமானங்கள் ஏன் திடுக்கிட வைக்கும் விதத்தில் வேறுபடுகின்றன என்பதைப் பற்றிய நமது புரிதலுக்கு அதன் பதில் முக்கியமானது. பிராண்டன் வீகலுடன், இந்த வாரம் பிரபஞ்சத்தின் கிரக அமைப்புகள் நாம் நினைத்ததை விட ஏன் மாறுபட்டதாக இருக்கக்கூடும் என்பதைத் தோண்டி எடுக்கிறேன்.

பன்முக அமைப்புகளைக் கண்டுபிடிப்பது கடினம்!

கெப்லர் விண்மீனின் ஒரு சிறிய பகுதியை மட்டுமே ஆய்வு செய்தார், ஆனால் அது இன்னும் ஆயிரக்கணக்கான வெளிநாட்டு விமானங்களைக் கண்டுபிடித்தது.

அதன் ஒன்பது ஆண்டு பயணத்தின் போது, ​​கெப்லர் விண்வெளி தொலைநோக்கி சூரியனுக்கு அருகில் அரை மில்லியன் நட்சத்திரங்களை கண்காணித்தது. கெப்லர் எக்ஸோபிளானெட்டுகளைக் கண்டறிய போக்குவரத்து முறையைப் பயன்படுத்தினார். இது ஒரு நட்சத்திரத்தின் பிரகாசத்தில் சிறிய டிப்ஸைத் தேடியது. அந்த டிப்ஸ் ஒரு வழக்கமான அடிப்படையில் மீண்டும் மீண்டும் வந்தால், அவை கெப்லருக்கும் நட்சத்திரத்திற்கும் இடையில் சுற்றுப்பாதையில் செல்லும் ஒரு விண்வெளி விமானத்தால் ஏற்பட்டன என்பதற்கு வலுவான சான்றுகள். வழக்கமாக, ஒரு எக்ஸோப்ளானட் வேட்பாளருக்கான தரவை இணைப்பது தெளிவான காலங்களைக் கொண்ட டிப்ஸைத் தேடுவது போல எளிது; பரிமாற்றங்களுக்கு இடையில் ஒவ்வொரு தொகுப்பு இடைவெளிகளையும் நீங்கள் காண்கிறீர்கள்.

இருப்பினும், பல பரிமாற்ற எக்ஸோபிளானெட்டுகள் கொண்ட நட்சத்திரங்களுக்கு, விஷயங்கள் தந்திரமானவை. இந்த அமைப்புகள் பொதுவாக தடுமாறிய ஒளி வளைவுகளை உருவாக்குகின்றன, அவை நட்சத்திர புள்ளிகளைப் போன்ற பிற நிகழ்வுகளுக்கு எளிதில் தவறாகக் கருதப்படலாம் - அல்லது போக்குவரத்து முழுவதுமாக தவறவிடப்படலாம். கெப்லர் -36 விஷயத்தில், கூடுதல் சிக்கல் இருந்தது. இரண்டு எக்ஸோபிளானெட்டுகள் ஒருவருக்கொருவர் மிகவும் நெருக்கமாக உள்ளன, எனவே அவை போக்குவரத்து-நேர மாறுபாடுகள் அல்லது டிடிவிகளை உருவாக்குகின்றன - அவற்றின் பரஸ்பர ஈர்ப்பு விசையால் ஏற்படும் பரிமாற்றங்களின் எதிர்பார்க்கப்படும் நேரங்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்.

படம் 1, கார்ட்டர் மற்றும் பலர். 2012. தொலைநோக்கி (மேல்) தயாரிக்கும் மூல ஒளி வளைவு சீரற்ற டிப்ஸால் நிரம்பியுள்ளது, ஆனால் வேலையில் சீரற்றதாக இல்லாத ஒன்று உள்ளது: இரண்டு கடத்தும் எக்ஸோபிளானெட்டுகள், கெப்லர் -36 பி (கீழ் இடது) மற்றும் கெப்லர் -36 சி (கீழ் வலது).

ஆரம்பத்தில், கெப்லர் பயன்படுத்திய தேடல் வழிமுறை கெப்ளர் -36 பி யை முற்றிலுமாக தவறவிட்டது, இது கெப்ளர் -36 சி காரணமாக ஏற்பட்டதை விட 17% வலுவான டிப்ஸை மட்டுமே உருவாக்கியது. இரண்டாவது வழிமுறை, சாத்தியமான டி.டி.வி.களை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது, இறுதியாக அதைப் பிடித்தது, வானியலாளர்கள் முதலில் நினைத்ததை விட மிகவும் பணக்கார அமைப்பை வெளிப்படுத்தியது (கார்ட்டர் மற்றும் பலர். 2012). உண்மையில், அந்த டிடிவிக்கள், ஒரு அச்சுறுத்தலாக இல்லாமல், தகவல்களின் புதையலாக முடிந்தது. பொதுவாக, ஒரு தனி எக்ஸோப்ளானெட்டின் பரிமாற்றங்கள் அதன் ஆரம் பற்றிய மதிப்பீட்டை மட்டுமே தருகின்றன, ஆனால் டிடிவிக்கள் வெவ்வேறு சோதனை வெகுஜனங்களுக்கான கிரகங்களுக்கிடையேயான ஈர்ப்பு சக்திகளை மாதிரியாக்க குழுவை அனுமதித்தன - எனவே அவற்றின் உண்மையான வெகுஜனங்களைப் பெறுகின்றன, இதன் விளைவாக எக்ஸோப்ளானெட்டுகளுக்கு ஒரு சாளரம் வழங்கப்பட்டது 'பாடல்கள்.

ஆரம்ப அவதானிப்புகள் முறையே கெப்லர் -36 பி மற்றும் கெப்ளர் -36 சி ஆகியவற்றுக்கான 4.45 மற்றும் 8.08 பூமி வெகுஜனங்களையும், 1.486 மற்றும் 3.679 பூமி கதிர்களின் ஆரங்களையும் வெளிப்படுத்தின. ஒரு எளிய கணக்கீடு ஒரு கன சென்டிமீட்டருக்கு 7.46 கிராம் அடர்த்தியை வெளிப்படுத்துகிறது - பூமியை விட பிட் அடர்த்தியானது - மற்றும் ஒரு கன சென்டிமீட்டருக்கு 0.89 கிராம், இது சனிக்கு அருகில் உள்ளது. இதன் தாக்கங்கள் தெளிவாக இருந்தன: கெப்லர் -36 பி என்பது இரும்புச்சத்து நிறைந்த கோர் கொண்ட ஒரு பாறை உலகம், அதே நேரத்தில் கெப்ளர் -36 சி ஆவியாகும் பொருட்களால் நிறைந்துள்ளது மற்றும் முக்கியமாக ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் கொண்ட வளிமண்டலத்தை வைத்திருக்கிறது.

படம் 3, கார்ட்டர் மற்றும் பலர். 2012. வெகுஜன-ஆரம் விளக்கப்படத்தில் தரவு புள்ளிகளைத் திட்டமிடுவது கெப்லர் -36 பி, கீழே, ஒரு பாறை உலகம் என்பதைக் காட்டுகிறது, அதே நேரத்தில் கெப்லர் -36 சி, மேலே உள்ளது, இது வாயு.

இது ஒரு ஆச்சரியமாக இருந்தது. ஒருவருக்கொருவர் 0.01 AU ஐ மட்டுமே சுற்றிவருகின்ற போதிலும், உள் உலகம் அதன் வெளி தோழரை விட கிட்டத்தட்ட ஒன்பது மடங்கு அடர்த்தியாக இருந்தது. கிரக அமைப்பு உருவாக்கத்தின் பாரம்பரிய மாதிரிகள் இந்த வகையான மகத்தான முரண்பாடு சாத்தியமற்றதாக இருக்க வேண்டும் என்று கணித்துள்ளன. இரண்டு வெளி கிரகங்களும் ஒருவருக்கொருவர் மிகவும் ஒத்ததாக இருக்க வேண்டும். இன்னும் தரவு வேறு கதையைச் சொன்னது.

ஒரு ஆதிகால சிக்கலுக்கான ஒரு ஆதிகால தீர்வு

வானியலாளர்கள் புதிரால் முற்றிலும் குழப்பமடையவில்லை. கார்ட்டர் மற்றும் பலர். சிக்கலுக்கு இரண்டு சாத்தியமான தீர்வுகள் சுருக்கமாகக் கருதப்படுகின்றன: இடம்பெயர்வு அல்லது வளிமண்டல அரிப்பு. இடம்பெயர்வு கருதுகோள், முதலில் சூடான வியாழன்களின் எதிர்பாராத இடத்தை விளக்குவதற்காக உருவாக்கப்பட்டது, புரோட்டோபிளேனட்டரி வட்டுகளில் பதிக்கப்பட்டுள்ள எக்ஸோபிளானெட்டுகள் வெளிப்புற பகுதிகளிலிருந்து வியத்தகு முறையில் நட்சத்திரத்தைச் சுற்றியுள்ள சுற்றுப்பாதையில் செல்லக்கூடும் என்று கூறுகிறது. வட்டுடன் அலை தொடர்புகள் அல்லது பிற கிரகங்களுடனான இடையூறுகளால் இது தூண்டப்படலாம். இந்த சூழ்நிலையில், கெப்லர் -36 சி அதன் புரவலன் நட்சத்திரத்தைச் சுற்றி ஒரு இறுக்கமான சுற்றுப்பாதையில் செலுத்தப்படுவதற்கு முன்பு, அது ஆவியாகும் மற்றும் கணிசமான ஹைட்ரஜன் / ஹீலியம் உறை ஆகியவற்றைச் சேர்த்தது.

லோபஸ் & ஃபோர்ட்னி 2013 இரண்டாவது சாத்தியத்தை ஆராய ஆர்வமாக இருந்தன. அனைத்து வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகளின் புரோட்டோபிளானெட்டுகள் அவற்றின் ஆரம்பகால வாழ்க்கையில் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியத்தின் பெரிய உறைகளை இணைக்கக்கூடும், ஆனால் அவற்றின் புரவலன் நட்சத்திரங்களுக்கு நெருக்கமான சிறிய, குறைந்த வெகுஜன கிரகங்கள் பெரும்பாலும் இந்த வளிமண்டலங்களை இழந்து, ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் போன்ற கனமான வாயுக்களைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன. எக்ஸ்ட்ரீம் புற ஊதா (எக்ஸ்யூவி) கதிர்வீச்சு மேல் வளிமண்டலத்தில் வாயுவை அயனியாக்கி வெப்பப்படுத்துகிறது; இந்த விளைவு - ஃபோட்டோவாப்பரேஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறது - ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் போன்ற இலகுவான மூலக்கூறுகளில் அதிகமாகக் காணப்படுகிறது, எனவே அதிக எக்ஸ்யூவி பாய்வுகளை அனுபவிக்கும் உடல்கள் இந்த வாயுக்களை மிக விரைவாக இழக்கின்றன.

படம் 2, லோபஸ் & ஃபோர்ட்னி 2013. கெப்ளர் -36 அமைப்பை விளக்கும் முயற்சியில் வானியலாளர்கள் 6000 உருவகப்படுத்துதல்களை மைய வெகுஜனங்கள், பாய்வுகள், கலவைகள் மற்றும் வெப்ப மந்தநிலைகளுக்கு ஓடினர்.

கெப்ளர் -36 பி மற்றும் கெப்லர் -36 சி ஆகியவை மிகவும் நெருக்கமாக உள்ளன, இருப்பினும், இடம்பெயர்வு ஏற்படவில்லை என்றால், அவர்கள் அதே அளவு எக்ஸ்யூவி ஃப்ளக்ஸ் பெற்றிருக்க வேண்டும். அப்படியானால், ஒருவர் அதன் வளிமண்டலத்தை இழக்க நேரிடும்? லோபஸ் மற்றும் ஃபோர்ட்னி ஒரு எளிய ஆரம்ப நிலை வேறுபட்டிருக்கலாம் என்று பரிந்துரைத்தனர்: மைய நிறை. கெப்ளர் -36 பி ஆரம்பத்தில் அதன் அண்டை வீட்டை விட சற்றே குறைவான பாரிய புரோட்டோபிளானெட்டாகத் தொடங்கியது சாத்தியம், அதாவது அதற்கேற்ப குறைந்த தப்பிக்கும் வேகம் இருந்தது, எனவே வாயுவை இழப்பது எளிதாக இருந்தது.

இதை சோதிக்க கோட்பாட்டாளர்கள் முடிவு செய்தனர். அவை ஒரு பெரிய அளவிலான எக்ஸோபிளானட் மாதிரிகளை உருவகப்படுத்தின, அவை பரந்த அளவிலான மைய வெகுஜனங்களையும் கலவைகளையும் பரப்பின. 7 பில்லியன் ஆண்டுகளில் - கணினியின் வயது - ஒளிமின்னழுத்த இழப்புகளை உருவகப்படுத்திய பின்னர், அவை எக்ஸோப்ளானெட்டுகளின் பெறப்பட்ட பண்புகளை மீண்டும் உருவாக்கும் அளவுருக்களைக் கண்டறிந்தன. கெப்லர் -36 பி 4.45 பூமியின் வெகுஜன வெகுஜனத்துடன் தொடங்கியது - தோராயமாக அதன் தற்போதைய வெகுஜனத்திற்கு சமமானது - மற்றும் முதல் 100 மில்லியன் ஆண்டுகளில் வியத்தகு அளவு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியத்தை இழந்தது. இரண்டு பில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, அதன் ஹைட்ரஜன் / ஹீலியம் உறை முற்றிலும் இல்லாமல் போய்விட்டது.

படம் 1, லோபஸ் & ஃபோர்ட்னி 2013. கெப்லர் -36 பி மற்றும் கெப்லர் -36 சி ஆகியவை ஒரே கலவையுடன் தொடங்கும் போது, ​​அவை உருவான முதல் நூறு மில்லியன் ஆண்டுகளில் முற்றிலும் மாறுபட்ட வழிகளில் உருவாகின.

மறுபுறம், கெப்ளர் -36 சி, 7.4 பூமி வெகுஜனங்களின் மைய வெகுஜனத்துடன் தொடங்கிய பின்னர் அதன் உறைகளில் கணிசமான அளவைத் தக்க வைத்துக் கொண்டது. இது ஒளிமின்னழுத்தத்திற்கான வெகுஜன நன்றியையும் இழந்தது, ஆனால் மிக மெதுவாக, மற்றும் வியத்தகு முறையில் அல்ல. இது ஒரு ஹைட்ரஜன் / ஹீலியம் வளிமண்டலத்துடன் நெப்டியூன் போன்ற பொருளாக முடிவடையும், இது அதன் அண்டை நாடுகளிலிருந்து மிகவும் வித்தியாசமானது. இரண்டு கிரகங்களும் ஒரே கலவையுடன் தொடங்கியிருந்தாலும் - 22% ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் - கோர் வெகுஜனத்தின் வேறுபாடு இரண்டு வெவ்வேறு பாதைகளில் அவற்றை அனுப்ப போதுமானதாக இருந்தது.

இது எக்ஸோபிளானெட்டாலஜிக்கு என்ன அர்த்தம்?

முக்கிய வெகுஜன கருதுகோள் மிகவும் கவர்ச்சியூட்டுகிறது. உண்மை என்றால், புரோட்டோபிளேனட்டரி வட்டுகளில் சீரற்ற தன்மை இயற்கையாகவே பல வழிகளில் அமைப்புகளை வடிவமைக்க முடியும் என்பதாகும். இந்த வகையான அடர்த்தி வேறுபாட்டை விளக்க, ஒரு மென்மையான செயல்முறை - இடம்பெயர்வுக்கான தேவையை இது நீக்குகிறது. இறுதியாக, எந்தவொரு புரோட்டோபிளேனட்டரி அமைப்பிலும் இது சாத்தியமாக இருக்க வேண்டும் - இது அதிர்ஷ்டம், ஏனென்றால் அதே விசித்திரமான அடர்த்தி வேறுபாடு பிற ஜோடி எக்ஸோப்ளானெட்டுகளில் காணப்படுகிறது (கிப்பிங் மற்றும் பலர் பார்க்கவும். 2014). இந்த நேரத்தில், கெப்லர் -36 அமைப்பை விளக்குவதற்கு இது ஒரு முன்னோடியாக இருக்கலாம்.

இந்த விசித்திரமான ஜோடி எக்ஸோபிளானெட்டுகளுக்குப் பின்னால் உள்ள பொறிமுறையைப் பொருட்படுத்தாமல், அவை மிகவும் மாறுபட்ட எக்ஸோபிளானெட்டுகளின் அமைப்புகள் இருக்கக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. வெகுஜனங்கள், இசையமைப்புகள் மற்றும் சுற்றுப்பாதைகள் ஆகியவற்றின் எந்தவொரு கலவையும் இருக்கக்கூடும் என்று நான் கூறவில்லை, ஆனால் ஸ்டார் வார்ஸில் இடம் பெறாத கவர்ச்சியான அமைப்புகளைக் கண்டுபிடிப்போம் என்று நாம் இன்னும் எதிர்பார்க்க வேண்டும். ஒரு காட்டில் உலகில் வாழும் ஒரு இனம் ஒரு விண்கலத்தை நம்பி, சில மாதங்களில் அருகிலுள்ள சிறிய எரிவாயு நிறுவனத்திற்கு பயணிப்பது கேள்விக்குறியாக இருக்காது.

நான் எந்த வகையான கவர்ச்சியான அமைப்புகளைப் பற்றி பேசுகிறேன்? பிராண்டன் வீகல் நீங்கள் காணக்கூடிய வெளி கிரகங்களைப் பற்றி ஒரு அற்புதமான கட்டுரையை எழுதினார் - கடல் உலகங்கள், இரும்பு கிரகங்கள் மற்றும் பல. பாருங்கள்!