Trappista-1

Quanti pianeti abitabili può avere una stella? Risulta, circa 6.

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Quanti pianeti abitabili puoi avere in orbita attorno a una singola stella?

Frank il coniglietto Donnie Darko

Nel nostro sistema solare, solo un pianeta è effettivamente abitabile nel senso stretto del termine: la Terra. Marte è troppo freddo con l'aria troppo rarefatta e Venere esattamente l'opposto.

Ma... questo è il caso. Se scambiassi le posizioni di Marte e Venere, e magari scambiassi una frazione significativa dell'atmosfera di Venere, le loro temperature sarebbero molto più adatte a noi*. Questo perché entrambi sono nel nostro sole zona abitabile , l'intervallo di distanza dalla nostra stella in cui potrebbe esistere acqua liquida sulla superficie di un pianeta.



L'idea di una zona abitabile è un po' sdolcinata, perché avere acqua liquida dipende da una lunga lista di altre cose, inclusa l'esistenza di un'atmosfera, cosa c'è dentro e altro ancora. Ma è un concetto utile purché non lo si guardi troppo da vicino.

Quindi, tecnicamente, tre pianeti orbitano attorno al Sole nella sua zona abitabile. Ma quanti potevo ti ci stai dentro?

Opera d'arte che mostra il sistema planetario TRAPPIST-1, sette pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno a una fredda nana rossa. Credito: NASA/JPL-CaltechIngrandire

Opera d'arte che mostra il sistema planetario TRAPPIST-1, sette pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno a una fredda nana rossa. Credito: NASA/JPL-Caltech

Ad un certo numero avresti raggiunto un limite. La regione finita dello spazio significa che i pianeti si avvicinerebbero troppo. Interagirebbero gravitazionalmente e ne deriverebbero dirottamenti celesti: creerebbero il caos e alcuni pianeti o pianeti avrebbero la loro orbita incasinata, facendoli cadere nel Sole o espellendoli completamente dal sistema.

Inoltre, la zona abitabile di una stella dipende da quanto è calda. Quando fai i conti, scopri che una nana rossa fredda ne ha una piccola e stretta, mentre una massiccia stella blu ha un'enorme zona abitabile che si estende molto.

Quindi, quando guardiamo ad altre stelle, dovremmo aspettarci di vedere sistemi come il nostro, con pochi pianeti nella zona abitabile, o ce ne possono essere di più?

Un team di astronomi ha dato un'occhiata a questo , utilizzando un software che calcola la gravità e il movimento di un sistema di pianeti nel tempo per verificarne la stabilità. Per una data massa stellare, hanno calcolato la dimensione della zona abitabile, quindi hanno posizionato un pianeta di massa terrestre sul bordo interno della zona, un altro sul bordo esterno, e poi hanno aggiunto uno spazio più uniforme tra i due. Per ogni tipo di stella hanno eseguito la simulazione per un totale di 5, 6 e 7 pianeti, lasciando che la simulazione si svolgesse per 100 milioni di orbite del pianeta interno per dare alle cose un bel po' di tempo per svolgersi.

Quello che hanno trovato è piuttosto interessante . Per stelle di massa molto bassa, diciamo 0,1 volte la massa del Sole, nessun sistema è stabile. La zona abitabile è troppo stretta, quindi i pianeti hanno sempre interagito. Tuttavia, una volta arrivati ​​a stelle con 0,2 volte la massa del Sole (ancora piuttosto bassa, quindi qui stiamo parlando di nane rosse) la zona si è allargata abbastanza da ogni Il sistema a 5 pianeti era stabile. Per le stelle con circa 0,7 volte la massa del Sole, anche i sistemi a 6 pianeti vanno abbastanza bene.

Opera d'arte raffigurante una stella con diversi pianeti che la orbitano. Credito: NASA/JPL-Caltech/R. Ferita (IPAC)Ingrandire

Opera d'arte raffigurante una stella con diversi pianeti che la orbitano. Credito: NASA/JPL-Caltech/R. Ferita (IPAC)

Per alcuni intervalli di massa ristretti di stelle, anche i sistemi di 7 pianeti finiscono per essere stabili. Penseresti che una stella più massiccia significhi una zona abitabile più grande, quindi più pianeti si adatterebbero, ma c'è una scimmia in quella chiave inglese: Risonanze . Se uno o più pianeti hanno periodi orbitali che sono semplici frazioni l'uno dell'altro, come 2:1, o 5:4, periodicamente si tirano l'un l'altro, aggiungendo o rimuovendo energia orbitale. È come calciare le gambe al momento giusto su un'altalena, amplificando il tuo movimento.

la terra prima del tempo albero stella

In questo caso, tuttavia, le risonanze possono significare il destino di un sistema. Per zone abitabili di determinate dimensioni e masse stellari i pianeti si trovano in risonanza, e le orbite diventano instabili. Ecco perché una stella di massa inferiore potrebbe essere in grado di trattenere più pianeti di una stella di massa superiore. Potrebbero non esserci risonanze nella zona abitabile per la stella più piccola, mentre ci sono per quella più grande.

C'è anche un altro problema, ed è letteralmente grande: pianeti giganti che orbitano al di fuori della zona abitabile. Influenzano i pianeti interni e possono creare ancora più instabilità, rendendo più difficile riempire la zona abitabile di una stella con pianeti delle dimensioni della Terra. Se a una stella mancano quei pianeti giganti, allora va tutto bene, ma se ne ha uno o più... come fa il nostro - che può seriamente ridurre il numero di orbite di zone abitabili planetarie stabili.

Ci sono anche cose più sottili a cui prestare attenzione. Quando una stella invecchia diventa più calda, quindi la sua zona abitabile si sposta verso l'esterno. Un pianeta che orbita sul bordo interno della zona abitabile di una stella potrebbe trovarsi a scaldarsi in modo spiacevole dopo alcuni miliardi di anni.

Inoltre, non hanno esaminato pianeti di massa inferiore (come, ad esempio, Marte) o pianeti su orbite ellittiche. Inclinare un po' le orbite può impedire anche alle risonanze di creare confusione. Chiaramente, qui c'è spazio per eseguire molte più simulazioni su questo.

Il sistema planetario TRAPPIST-1 (al centro) può adattarsi interamente all'orbita di Mercurio (in basso), ma tre pianeti si trovano nella zona abitabile della loro stella fredda. Anche le quattro grandi lune di Giove sono mostrate in scala (in alto) per confronto. Credito: NASA/JPL-CaltechIngrandire

Il sistema planetario TRAPPIST-1 (al centro) può adattarsi interamente all'orbita di Mercurio (in basso), ma tre pianeti si trovano nella zona abitabile della loro stella fredda. Anche le quattro grandi lune di Giove sono mostrate in scala (in alto) per confronto. Credito: NASA/JPL-Caltech

Tuttavia, ci vorrà un po' prima che questa previsione possa essere verificata nell'Universo reale. Trovare molti pianeti attorno a una stella è raro (trappist-1 è una delle poche eccezioni finora) e diventa più difficile per stelle più massicce, dove i pianeti sono più lontani dalla stella; i nostri migliori metodi di rilevamento funzionano bene per i pianeti più vicini .

Ma che cosa imparare! Troveremo sistemi con 5 pianeti nella loro zona abitabile? E se sì, quanti saranno effettivamente abitabili?

L'Universo è un posto piuttosto interessante e ama la diversità. Se dovessi scommettere, direi che tali sistemi esistono. Raro, ma là fuori. Quanto tempo ci vorrà prima che ne troviamo uno?

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* Avremmo ancora bisogno di dare loro ossigeno e probabilmente sostituire la CO2 con azoto, ma vieni con me qui.


Anche, è possibile avere oceani sotto la superficie nelle lune ghiacciate attorno ai giganti gassosi , quindi ancora una volta il concetto di zona abitabile è un po' limitato. È più un buon punto di partenza che cercare luoghi clementi nell'Universo.



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