Yörüngeleri aynı hizada olan gezegenlerin yaptığı çarpıcı yerçekimsel dans

Gezegenler ana yıldızlarının etrafında çok büyük mesafelerle ayrılmış halde yörüngede dönerler; güneş sistemimizde gezegenler kum taneleri futbol sahası büyüklüğünde bir bölgede. Gezegenlerin güneşlerinin yörüngesinde dönme sürelerinin birbirleriyle belirli bir ilişkisi yoktur.

Ancak bazen yörüngeleri çarpıcı desenler sergiliyor. Örneğin gökbilimciler çalışıyor bir yıldızın etrafında dönen altı gezegen 100 ışıkyılı uzaklıkta, yıldızlarının yörüngesinde neredeyse ritmik bir vuruşla, mükemmel bir eşzamanlılıkla döndüklerini keşfettiler. Her gezegen çifti, yörüngelerini tam sayıların oranları kadar bir sürede tamamlayarak, gezegenlerin yörüngeleri boyunca hizalanmasına ve diğerini yerçekimsel bir itme ve çekme uygulamasına olanak tanır.

Bu tür yerçekimsel hizalanmaya denir yörünge rezonansıve bu uzak gezegenler arasındaki uyum gibidir.

ben bir astronom kim araştırıyor ve yazıyor kozmoloji. Araştırmacılar keşfetti 5.600’den fazla ötegezegen son 30 yılda ortaya çıktı ve olağanüstü çeşitlilikleri gökbilimcileri şaşırtmaya devam ediyor.

Kürelerin uyumu

Yunan matematikçi Pisagor 2500 yıl önce demircilerin çekiç ve tellerinin çıkardığı sesleri analiz ederek müzikal armoninin ilkelerini keşfetti.

Matematiğin doğal dünyanın kalbinde olduğuna inanıyordu ve güneşin, ayın ve gezegenlerin her birinin yörünge özelliklerine bağlı olarak benzersiz uğultular yaydığını öne sürdü. Bu “kürelerin müziğinin” insan kulağı tarafından algılanamayacağını düşünüyordu.

Dört yüz yıl önce, Johannes Kepler bu fikri benimsedi. Müzik aralıklarının ve armonilerin o dönemde bilinen altı gezegenin hareketlerini tanımladığını öne sürdü.

Kepler’e göre güneş sisteminin iki bası vardı; Jüpiter ve Satürn; bir tenor, Mars; iki alto, Venüs ve Dünya; ve bir soprano, Mercury. Bu roller, her gezegenin güneşin etrafında dönmesinin ne kadar sürdüğünü, dış gezegenler için daha düşük hızları ve iç gezegenler için daha yüksek hızları yansıtıyordu.

Bu matematiksel ilişkiler üzerine yazdığı kitaba “Dünyanın UyumuBu fikirlerin yörünge rezonansı kavramıyla bazı benzerlikleri olsa da, ses uzay boşluğunda ilerleyemediği için gezegenler aslında ses çıkarmaz.

Yörünge rezonansı

Rezonans şu durumlarda gerçekleşir: gezegenlerin veya ayların yörünge dönemleri vardır tam sayıların oranları. Yörünge periyodu, bir gezegenin yıldızın etrafında tam bir tur atması için geçen süredir. Yani, örneğin, bir yıldızın etrafında dönen iki gezegen, bir gezegenin yıldızın etrafında dönmesi diğerinin iki katı kadar zaman aldığında 2:1 rezonansta olacaktır. Rezonans yalnızca görülür Gezegen sistemlerinin %5’i.

Güneş sisteminde Neptün ve Plüton 3:2 rezonanstadır. Ayrıca bir tane var üçlü rezonans, 4:2:1, Jüpiter’in üç uydusu arasında: Ganymede, Europa ve Io. Ganymede’in Jüpiter’in yörüngesine girmesi için geçen sürede, Europa iki kez, Io ise dört kez yörüngede döner. Rezonanslar, gezegenlerin tam sayıların oranı olan yörünge dönemlerine sahip olması durumunda doğal olarak meydana gelir.

Müzik aralıkları iki müzik notası arasındaki ilişkiyi tanımlar. Müzikal benzetmede önemli müzik aralıkları frekans oranlarına göre dördüncü, 4:3, beşinci, 3:2 ve oktav, 2:1’dir. Oyunu oynayan herkes gitar veya piyano bu aralıkları tanıyabilir.

Yörünge rezonansları, yerçekiminin iki cismi nasıl etkilediğini değiştirerek onların hızlanmasına, yavaşlamasına, yörünge yollarında dengede kalmasına ve bazen yörüngelerinin bozulmasına neden olabilir.

Bir itmeyi düşün salıncakta sallanan çocuk. Bir gezegenin ve bir salınımın her ikisinin de doğal bir frekansı vardır. Çocuğa sallanma hareketine uygun bir itme verin, böylece ivme kazanacaktır. Ayrıca, bu pozisyonda olduklarında her iki seferde veya her üç seferde bir onları iterseniz, bir destek alacaklardır. Ancak onları rastgele zamanlarda, bazen sallanma hareketi ile bazen de ters yönde iterseniz hiçbir destek alamazlar.

Gezegenler için bu destek onların yörünge yollarında ilerlemelerini sağlayabilir ancak yörüngelerini bozma olasılığı çok daha yüksektir.

Ötegezegen rezonansı

Dış gezegenler veya güneş sisteminin dışındaki gezegenler, yalnızca iki nesne arasında değil, aynı zamanda üç veya daha fazla nesneyi içeren rezonans “zincirleri” arasında da çarpıcı rezonans örnekleri gösterir.

Yıldız Gliese 876 Jüpiter’in üç uydusu gibi, yörünge periyodu oranları 4:2:1 olan üç gezegene sahiptir. Kepler 223 8:6:4:3 oranlarına sahip dört gezegeni vardır.

Kırmızı cüce Kepler 80 oranları 9:6:4:3:2 olan beş gezegene sahiptir ve TOI 178 altı gezegeni vardır ve bunların beşi 18:9:6:4:3 oranlarında bir rezonans zincirindedir.

TRAPPIST-1 rekorun sahibidir. 24:15:9:6:4:3:2 yörünge oranlarına sahip, ikisi yaşanabilir olabilecek yedi Dünya benzeri gezegene sahiptir.

Rezonans zincirinin en yeni örneği HD 110067 sistem. Yaklaşık 100 ışıkyılı uzaklıkta olup, yörünge oranları 54:36:24:16:12:9 olan, yaygın bir ötegezegen türü olan altı Neptün altı gezegene sahiptir. Keşif ilginç çünkü çoğu rezonans zinciri kararsız ve zamanla yok oluyor.

Bu örneklere rağmen rezonans zincirleri nadirdir ve tüm gezegen sistemlerinin yalnızca %1’i bunları gösteriyor. Gökbilimciler, gezegenlerin rezonans içinde oluştuğunu düşünüyor, ancak yıldızların ve dolaşan gezegenlerin oluşturduğu küçük yerçekimsel dürtüler, zamanla rezonansı siliyor. HD 110067 ile rezonans zinciri milyarlarca yıl boyunca hayatta kalarak sistemin oluştuğu andaki halinin nadir ve bozulmamış bir görünümünü sunuyor.

Yörünge sonifikasyonu

Gökbilimciler kullanıyor sonifikasyon adı verilen bir teknik karmaşık görsel verileri sese dönüştürmek. İnsanlara güzel görüntüleri takdir etmeleri için farklı bir yol sunar. Hubble uzay teleskobuve uygulanmıştır X-ışını verileri ve yerçekimi dalgaları.

Sonifikasyon, ötegezegenlerin yörüngelerindeki matematiksel ilişkileri aktarabiliyor. Avrupa Güney Gözlemevi’ndeki gökbilimciler “kürelerin müziği” TOI 178 sistemi için beş gezegenin her birine pentatonik ölçekte bir ses ilişkilendirerek.

A benzer müzik çevirisi TRAPPIST-1 sistemi için, yörünge frekansları duyulabilir aralığa getirilecek şekilde 212 milyon kat artırılarak yapıldı.

Gökbilimciler aynı zamanda bir sonifikasyon yarattı HD 110067 sistemi için. İnsanlar bu yorumların kulağa gerçek müzik gibi gelip gelmediği konusunda hemfikir olmayabilir ancak Pisagor’un fikirlerinin 2.500 yıl sonra hayata geçtiğini görmek ilham verici.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.