Uzak bir güneş sisteminde dev bir gezegenin yörüngesinde dönen bir exomoon’un sanatçının illüstrasyonu. NASA GSFC: Jay Friedlander ve Britt Griswold.
Rochester Üniversitesi’nden bilim adamı Miki Nakajima, Dünya benzeri gezegenleri ararken, ay oluşumlarının bilgisayar simülasyonlarına yöneliyor.
Dünya’nın ayı, Dünya’yı bugün bildiğimiz gezegen haline getirmede hayati derecede önemlidir: Ay, gezegenimizdeki yaşam formlarının biyolojik döngülerini etkileyen günün uzunluğunu ve okyanus gelgitlerini kontrol eder. Ay ayrıca, Dünya’nın dönüş eksenini stabilize ederek, yaşamın gelişmesi ve gelişmesi için ideal bir ortam sunarak Dünya’nın iklimine katkıda bulunur.
Ay, Dünya’daki yaşam için çok önemli olduğu için, bilim adamları, ayın diğer gezegenlerde yaşamı barındırmada potansiyel olarak faydalı bir özellik olabileceğini tahmin ediyorlar. Çoğu gezegenin uyduları vardır, ancak Dünya’nın ayı, Dünya’nın boyutuna kıyasla daha büyük olması bakımından farklıdır; ayın yarıçapı, Dünya’nın yarıçapının dörtte birinden daha büyüktür, çoğu uydunun gezegenlerine göre çok daha büyük bir oran.
Rochester Üniversitesi’nde yer ve çevre bilimleri alanında yardımcı doçent olan Miki Nakajima, bu ayrımı önemli buluyor. Ve liderliğini yaptığı yeni bir çalışmada, yayınlanan Doğa İletişimio ve Tokyo Teknoloji Enstitüsü ve Arizona Üniversitesi’ndeki meslektaşları, ay oluşumlarını inceliyorlar ve yalnızca belirli türdeki gezegenlerin, ev sahibi gezegenlerine göre daha büyük uydular oluşturabileceği sonucuna varıyorlar.
Yeni bir çalışmada, Rochester bilim adamı Miki Nakajima ve meslektaşları, evrenin daha küçük gezegenlerinin, bu gezegenlerde yaşam barındırmaya yardımcı olabilecek, kesirli olarak büyük aylara ev sahipliği yapma olasılığının daha yüksek olduğu sonucuna varıyor. Kredi: Rochester Üniversitesi fotoğrafı / J. Adam Fenster
Nakajima, “Ay oluşumlarını anlayarak, Dünya benzeri gezegenleri ararken nelere dikkat etmemiz gerektiği konusunda daha iyi bir kısıtlamaya sahibiz” diyor. “Biz o ekomoonları bekliyoruz [moons orbiting planets outside our solar system] her yerde olmalı, ama şu ana kadar hiçbirini doğrulamadık. Kısıtlamalarımız gelecekteki gözlemler için yardımcı olacaktır.”
Dünya’nın ayının kökeni
Birçok bilim adamı tarihsel olarak, Dünya’nın büyük ayının, proto-Dünya – gelişiminin ilk aşamalarındaki Dünya ile büyük, Mars-boyutlu çarpma tertibatı, yaklaşık 4,5 milyar yıl önce. Çarpışma, sonunda Ay’ı oluşturan, Dünya’nın etrafında kısmen buharlaşmış bir diskin oluşmasına neden oldu.
Nakajima ve meslektaşları, diğer gezegenlerin benzer şekilde büyük uydular oluşturup oluşturamayacağını bulmak için bilgisayarda, bir dizi varsayımsal Dünya benzeri kayalık gezegen ve değişen kütlelere sahip buzlu gezegenlerle çarpma simülasyonları gerçekleştirdiler. Simüle edilen etkilerin, Dünya’nın ayını oluşturan disk gibi kısmen buharlaşmış disklerle sonuçlanıp sonuçlanmayacağını belirlemeyi umuyorlardı.
Araştırmacılar, Dünya kütlesinin (6M) altı katından daha büyük kayalık gezegenlerin ve bir Dünya kütlesinden (1M) daha büyük buzlu gezegenlerin, kısmen değil, tamamen buharlaşmış diskler ürettiğini ve bu tamamen buharlaşmış disklerin kesirli olarak oluşturulamayacağını buldular. büyük aylar.
Nakajima, “Gezegen çok büyükse, bu etkilerin tamamen buhar diskleri ürettiğini bulduk, çünkü büyük gezegenler arasındaki etkiler genellikle küçük gezegenler arasındakinden daha enerjiktir” diyor.
Buharlaşmış bir diskle sonuçlanan bir darbeden sonra, zamanla disk soğur ve sıvı aycıklar (bir ayın yapı taşları) ortaya çıkar. Tamamen buharlaşmış bir diskte, diskteki büyüyen aycıklar, buhardan güçlü gaz sürüklenmesi yaşar ve çok hızlı bir şekilde gezegene düşer. Buna karşılık, disk yalnızca kısmen buharlaşırsa, aycıklar bu kadar güçlü gaz sürüklenmesi hissetmezler.
Nakajima, “Sonuç olarak, tamamen buharlı bir diskin kesirli büyüklükte aylar oluşturamayacağı sonucuna vardık” diyor. “Bu tür uyduları üretmek için gezegen kütlelerinin belirlediğimiz eşiklerden daha küçük olması gerekiyor.”
Dünya benzeri gezegen arayışı
Nakajima ve meslektaşları tarafından özetlenen kısıtlamalar, evrenimizi araştıran gökbilimciler için önemlidir; araştırmacılar binlerce ötegezegen ve olası dış uydu tespit ettiler, ancak henüz güneş sistemimizin dışındaki bir gezegenin yörüngesinde dönen bir ayı kesin olarak tespit edemediler.
Bu araştırma onlara nereye bakmaları gerektiği konusunda daha iyi bir fikir verebilir.
Nakajima’nın dediği gibi: ” ötegezegen arama tipik olarak altı dünya kütlesinden daha büyük gezegenlere odaklanmıştır. Bunun yerine daha küçük gezegenlere bakmayı öneriyoruz çünkü onlar muhtemelen kesirli olarak büyük uydulara ev sahipliği yapmak için daha iyi adaylardır.”
Referans: Miki Nakajima, Hidenori Genda, Erik Asphaug ve Shigeru Ida, 1 Şubat 2022, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-022-28063-8