Numărul actual al exoplanetelor - numărul planetelor astronomi au găsit orbitarea altor stele - se situează la 312. Aceasta este o mulțime de planete. Dar ar putea ajuta dacă am ști exact unde să arătăm. Noile cercetări care utilizează simulări ale supercomputerului de discuri prăfuite în jurul stelelor asemănătoare soarelui arată că planetele atât de mici cât Marte pot crea modele în praful pe care telescopurile viitoare ar putea să le detecteze. Cercetarea indică o nouă cale în căutarea planetelor locuibile. „Poate trece ceva timp până când putem imagina direct planete asemănătoare pământului în jurul altor stele, dar, înainte de aceea, vom putea detecta inelele ornamentate și frumoase pe care le cioplesc în praful interplanetar”, spune Christopher Stark, cercetătorul principal al studiului. la Universitatea din Maryland, College Park.
Lucrând cu Marc Kuchner la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Md., Stark a modelat modul în care 25.000 de particule de praf au răspuns la prezența unei singure planete - de la masa de pe Marte până la cinci ori pe Pământ - orbitând o stea asemănătoare soarelui. Folosind supercomputerul Thunderhead al NASA de la Goddard, oamenii de știință au efectuat 120 de simulări diferite, care au modificat dimensiunea particulelor de praf și masa și distanța orbitală a planetei.
„Modelele noastre folosesc de zece ori mai multe particule decât simulările anterioare. Acest lucru ne permite să studiem contrastul și formele structurilor inelare ”, adaugă Kuchner. Din aceste date, cercetătorii au cartografiat densitatea, luminozitatea și semnătura de căldură rezultate din fiecare set de parametri.
„Nu este foarte apreciat că sistemele planetare - inclusiv ale noastre - conțin mult praf”, adaugă Stark. „Vom pune praful să funcționeze pentru noi.”
O mare parte din praful din sistemul nostru solar se formează în interiorul orbitei lui Jupiter, în timp ce cometele se prăbușesc în apropierea soarelui și asteroizii de toate dimensiunile se ciocnesc. Praful reflectă lumina soarelui și uneori poate fi văzut ca o strălucire a cerului în formă de pană - numită lumină zodiacală - înainte de răsărit sau după apusul soarelui.
Modelele computerului țin cont de răspunsul prafului la gravitație și la alte forțe, inclusiv lumina stelei. Lumina stelară exercită o ușoară tracțiune asupra particulelor mici care le face să piardă energie orbitală și să se abată mai aproape de stea.
"Particulele spiralează spre interior, apoi devin temporar prinse în rezonanțe cu planeta", explică Kuchner. O rezonanță are loc ori de câte ori perioada orbitală a unei particule este un raport cu un număr mic - cum ar fi două treimi sau cinci șase - din planeta.
De exemplu, dacă o particulă de praf face trei orbite în jurul stelei sale de fiecare dată când planeta completează una, particula va simți în mod repetat un remorcher gravitațional în plus în același punct al orbitei sale. Pentru un timp, acest nudge suplimentar poate compensa forța de tracțiune din lumina stelei și praful se poate așeza în structuri subtile în formă de inel.
"Particulele spiralează spre stea, se prind într-o rezonanță, cad din ea, în spirală în altele, devin prinse într-o altă rezonanță, etc.", spune Kuchner. Contabilizarea interacțiunii complexe a forțelor pe zeci de mii de particule a necesitat puterea matematică a unui supercomputer.
Unii oameni de știință remarcă faptul că prezența unor cantități mari de praf ar putea reprezenta un obstacol în calea imaginilor directe a planetelor terestre. Viitoarele misiuni spațiale - cum ar fi Telescopul spațial James Webb al NASA, acum în construcție și programat pentru lansare în 2013, precum și propunerea Căutătorului Planetei Terestre - vor studia stelele din apropiere cu discuri prăfuite. Modelele create de Stark și Kuchner oferă astronomilor o previzualizare a structurilor de praf care semnalează prezența unor lumi ascunse.
„Catalogul nostru îi va ajuta pe alții să deducă masa și distanța orbitală a unei planete, precum și mărimile dominante ale particulelor din inele”, spune Stark.
Stark și Kuchner și-au publicat rezultatele în numărul din 10 octombrie al The Astrophysical Journal. Stark și-a pus la dispoziție online atlasul de simulări exo-zodiacale de praf.
Sursa: Goddard Space Flight Center
