Nästan alla extrasolära planeter som hittills upptäckts har varit enorma, av Jupiter-storlek och över. Frågan är: kunde mindre, jordstorlekar planeter hålla i samma stjärnsystem? Forskare skapade en simulering där små planeter placerades i samma system som större planeter för att se om de kunde samla tillräckligt med material för att bli lika stora som jorden. De fann att ett närliggande system - 55 Cancri - kunde ha bildat markplaneter med betydande vatten i den bebodda zonen.
Den stadiga upptäckten av jätteplaneter som kretsar runt stjärnor andra än vår sol har ökat spekulationen om att det kan finnas jordar av världstyp i närliggande planetsystem som kan upprätthålla liv. Nu har forskare som kör datorsimuleringar för fyra närliggande system som innehåller jätteplaneter i storleken på Jupiter, hittat en som kunde ha bildat en jordliknande planet med rätt förhållanden för att stödja livet.
Ett andra system har troligen ett bälte av steniga kroppar på storleken på Mars eller mindre. De andra två, modellerna visar, har inte de rätta förutsättningarna för att bilda en jordstorlek. Varje system ligger inom 250 ljusår från Jorden (ett ljusår är cirka 5,88 biljoner mil). Astronomer har redan funnit bevis för att varje system innehåller minst två jätteplaneter om Jupiters massa, som har migrerat nära sina stjärnor, kanske så nära som Merkurius är till solen.
För vart och ett av de fyra systemen genomförde forskarna 10 datoriserade simuleringar som placerade små planetembryon eller protoplaneter i systemet för att se om de kan samla mer material och bilda en riktig planet på jordens storlek. Varje simulering antog samma förhållanden i planetsystemet förutom att varje protoplanets position och massa förändrades något, säger Sean Raymond, en postdoktorisk forskare vid University of Colorado, som deltog i arbetet medan han var astronomdoktorand University of Washington.
Raymond är huvudförfattare till ett papper som beskriver den forskning som publicerades i juni i Astrophysical Journal. Medförfattare är Rory Barnes, en postdoktorisk forskare vid University of Arizona som också deltog i arbetet medan en UW astronomdoktorand, och Nathan Kaib, en UW doktorand i astronomi. Arbetet finansierades av National Aeronautics and Space Administration, NASAs Astrobiology Institute och National Science Foundation.
"Det är spännande att våra modeller visar en beboelig planet, en planet med massa, temperatur och vatteninnehåll som liknar Jordens, kunde ha bildats i ett av de första extrasolära flerplanet-system som upptäckts," sade Barnes.
Nya studier visar att många kända extrasolära planetariska system har regioner som är tillräckligt stabila för att stödja planeter som sträcker sig från jordens massa till Saturns. UW-modellerna testade planetbildning i system som heter 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 och HD 74156. Forskarna antog att systemen är kompletta och banorna i deras jätteplaneter är väl etablerade. De antog också förhållanden som kan möjliggöra bildning av små kroppar som kan utvecklas till steniga, jordliknande planeter.
I modellerna placerade forskarna månens storlek planetembryon mellan jätteplaneter och tillät dem att utvecklas i 100 miljoner år. Med dessa antaganden fann de markplaneter som lätt bildades i 55 Cancri, ibland med betydande vatten och banor i systemets bebodliga zon. De fann HD 38529 sannolikt kommer att stödja ett asteroidbälte och Mars-storlek eller mindre kroppar men inga anmärkningsvärda markplaneter. Inga planeter bildade i HD 37124 och HD 74156.
"Det som förvånade mig mest var att se systemet som bara bildade planeter på storleken på Mars eller mindre," sade Raymond. "Allt som blev för stort skulle vara instabilt, så det fanns en ansamling av många mindre protoplaneter kanske en tiondel av jordens storlek"
Det var betydande, sa Kaib, att modellerna visade att förhållandena kunde förbli stabila tillräckligt i 100 miljoner år så att ett planetembryo skulle ha en chans att samla mer substans och utvecklas till en kropp på månens eller Mars storlek. "I vårt tidiga system så är det förmodligen hur vårt inre solsystem såg ut, med hundratals kroppar som är stora," sade han
Extrasolära planeter har upptäckts med ökande frekvens under de senaste åren på grund av tekniker som upptäcker jätteplaneter genom deras gravitationseffekt på sina moderstjärnor. Det är osäkert hur jätteplaneterna utvecklas, men de tros bildas långt borta från sina värdstjärnor och sedan migrera inåt, pressade av gasskivorna från vilka de bildades. Om migrationen inträffar sent i systemets utveckling kan de jätteplaneterna förstöra de flesta material som behövs för att bygga jordliknande planeter, sade Raymond. Han noterade att även om förekomsten av jätteplaneter är ganska väl etablerad, kommer det att ta någon tid innan det är möjligt att upptäcka mycket mindre jordstorlekar runt andra stjärnor.
För en annan nyligen uppsats, körde Raymond mer än 450 datorsimuleringar för att kartlägga jätteplanets banor som tillåter jordliknande planeter att bildas. Om en jätteplanet är för nära kommer det att förhindra att stenigt material samlas in på en jordstorlek. Denna studie visade att endast cirka 5 procent av de kända jätteplanet-systemen troligen har jordliknande planeter. Men på grund av långa observationstider och känslig utrustning som behövs för att upptäcka planeter på storleken på Saturnus och Jupiter, är det möjligt att det kan finnas många planetariska system som vårt i denna galax, sa han.
Originalkälla: UW News Release
