Praegune eksoplaneetide arv - kui palju planeete astronoomid on teiste tähtede ümber tiirutanud - on 312. See on palju planeete. Kuid see võib aidata, kui me teaksime täpselt, kust otsida. Päikesesarnaste tähtede ümber olevate tolmuste ketaste superarvuti simulatsioonide abil tehtud uued uuringud näitavad, et peaaegu nii väikesed planeedid kui Marsil võivad tekkida tolmus mustrid, mida tulevased teleskoobid võivad tuvastada. Uurimistöö osutab uuele võimalusele elamiskõlblike planeetide otsimisel. "Võib kuluda mõni aeg, enne kui saame maa-taolisi planeete otse teiste tähtede ümber pildistada, kuid enne seda suudame tuvastada planeetidevahelises tolmus nikerdatud kaunid ja kaunid rõngad," ütleb uuringu juhtivteadur Christopher Stark. Marylandi ülikoolis, College Parkis.
Töötades koos Marc Kuchneriga NASA Goddardi kosmoselennukeskuses Greenbeltis, USA, modelleeris Stark seda, kuidas 25 000 tolmuosakest reageerisid ühe planeedi olemasolule - alates Marsi massist kuni viiekordse Maa suuruseni -, mis tiirleb ümber päikeselaadse tähe. Kasutades NASA Thunderheadi superarvutit Goddardis, viisid teadlased läbi 120 erinevat simulatsiooni, mis varieerisid tolmuosakeste suurust ning planeedi massi ja orbitaalset kaugust.
„Meie mudelid kasutavad kümme korda rohkem osakesi kui eelnevad simulatsioonid. See võimaldab meil uurida rõngaskonstruktsioonide kontrasti ja kujundeid, ”lisab Kuchner. Nende andmete põhjal kaardistasid teadlased tiheduse, heleduse ja soojusallkirja igast parameetrite komplektist.
"Pole üldteada, et planeedisüsteemid - sealhulgas meie oma - sisaldavad palju tolmu," lisab Stark. "Me hakkame selle tolmu meie heaks tööle panema."
Suur osa meie päikesesüsteemi tolmust moodustab Jupiteri orbiidist sissepoole, kuna komeedid murenevad päikese lähedal ja igas suuruses asteroidid põrkuvad. Tolm peegeldab päikesevalgust ja mõnikord võib seda pidada enne päikesetõusu või pärast päikeseloojangut kiilukujuliseks taevavalguseks, mida nimetatakse sodiaagivalguseks.
Arvutimudelid arvestavad tolmu reageerimisega gravitatsioonile ja muudele jõududele, sealhulgas tähe valgusele. Starlight tõmbab väikesi osakesi kergelt, mis põhjustab nende orbitaalenergia kaotamist ja triivimist tähele lähemale.
"Osakesed keerduvad sissepoole ja jäävad seejärel ajutiselt planeedi vastukajadesse," selgitab Kuchner. Resonants ilmneb alati, kui osakese orbitaalperiood moodustab planeedi väikese arvu suhte - näiteks kaks kolmandikku või viis-kuuendikku.
Näiteks kui tolmuosake teeb oma tähe ümber kolm tiiru ümber iga kord, kui planeet ühe täidab, tunneb osake korduvalt oma orbiidi samas punktis täiendavat gravitatsioonilist puksiiri. Mõneks ajaks võib see lisamüra tasakaalustada tähtvalgusest tekkivat tõmbejõudu ja tolm võib sadestuda peenteks rõngakujulisteks struktuurideks.
"Osakesed spiraalivad tähe poole, jäävad ühte resonantsi lõksu, kukuvad sellest välja, spiraalid veel mõnesse, satuvad teise resonantsi lõksu ja nii edasi," räägib Kuchner. Kümnete tuhandete osakeste jõudude keeruka koosmõju arvestamine nõudis superarvuti matemaatilist hobujõudu.
Mõned teadlased märgivad, et suures koguses tolmu võib olla takistuseks maapealsete planeetide otsesele kuvamisele. Tulevased kosmoseülesanded - näiteks NASA James Webbi kosmoseteleskoop, mis on praegu ehitamisel ja kavandatud käivitamiseks 2013. aastal, ning kavandatud Maapealse planeedi otsinguotsija - uurivad läheduses asuvaid tähti tolmuketastega. Starki ja Kuchneri loodud mudelid annavad astronoomidele eelvaate tolmustruktuuridest, mis annavad märku muidu varjatud maailmade olemasolust.
"Meie kataloog aitab teistel järeldada planeedi massi ja orbitaalide vahekaugust, samuti rõngastes domineerivate osakeste suurusi," ütleb Stark.
Stark ja Kuchner avaldasid oma tulemused ajakirja The Astrophysical 10. oktoobri numbris. Stark on teinud oma eksoodiaalsuse tolmu simulatsioonide atlase Internetis kättesaadavaks.
Allikas: Goddardi kosmoselennukeskus
