Wissenschaft

UR: Umlaufbahnstörungen von Planeten in bewohnbaren Zonen durch innere planetare Begleiter

Das Undergraduate Research Series Hier bringen wir die Forschung voran Sie sind tun. Wenn Sie ein Student sind, der an einem REU- oder ähnlichen Astro-Forschungsprojekt teilgenommen hat und dies auf Astrobites teilen möchte, lesen Sie unsere Einreichungsseite für mehr Details. Wir würden auch gerne davon hören Ihre allgemeinere Forschungserfahrung


Meredith Vogel

Missouri State University

Meredith Vogel studiert Physik und Astronomie in ihrem letzten Semester an der Missouri State University. Sie schloss diese Forschung mit Dr. Sarah Morrison an der Missouri State University ab und wird von einem NASA-Missouri Space Grant finanziert.

Was macht einen Planeten bewohnbar? Ein bewohnbarer Planet muss eine felsige Oberfläche haben, weit genug vom Wirtsstern entfernt sein, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche zu transportieren, und schließlich ein stabiles Klima haben. Meine Forschung sucht nach einer besseren Definition eines bewohnbaren Zonenplaneten; insbesondere bei Orbitalveränderungen aufgrund anderer Planeten im System. Die Umlaufbahn eines Planeten kann sich aufgrund der Schwerkraft zwischen ihnen aufgrund anderer Planeten ändern. Wenn ein benachbarter Planet riesig ist und den betreffenden Planeten umkreist, ist es wahrscheinlicher, dass sich die Umlaufbahn dieses Planeten im Laufe der Zeit ändert. Ich habe untersucht, wie die Umlaufbahnen von Planetenstörern die Umlaufbahn und möglicherweise das Klima eines Planeten in einer bewohnbaren Zone verändern können, die den inneren Rand einer berechneten bewohnbaren Zone umkreist.

Planeten in bewohnbaren Zonen, die den inneren Rand der bewohnbaren Zone umkreisen, sind aufgrund des Risikos einer größeren Gefahr für die Bewohnbarkeit ausgesetzt außer Kontrolle geratener TreibhauseffektEin außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt tritt auf, wenn die Atmosphäre eines Planeten genügend Treibhausgase wie Kohlendioxid enthält und die Wärmestrahlung des Planeten blockiert, damit dieser abkühlen kann. Planeten, die einen Planeten nahe dem inneren Rand der bewohnbaren Zone stören, können mehr Einfluss auf das Klima haben, als wenn sich dieser Planet weiter innerhalb der bewohnbaren Zone befindet. Planeten in der Nähe des inneren Randes der bewohnbaren Zone reagieren empfindlicher auf den außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, während Planeten in der Nähe des äußeren Randes der bewohnbaren Zone ein robustes bewohnbares Klima aufrechterhalten können, selbst wenn sich eine exzentrische Umlaufbahn über die äußere ‘Grenze’ hinaus erstreckt.

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Ich berechnete bewohnbare Zonen für verschiedene Sterntemperaturen und simulierte dann die Umlaufbahnen von 2 von Kepler beobachteten Systemen, K2-3 und GJ 3293, zwei Systemen mit Planeten, deren Umlaufbahnabstände relativ nahe beieinander lagen. Ich fand heraus, dass Exoplaneten in ihren berechneten bewohnbaren Zonen bleiben, aber möglicherweise zugrunde liegende Umlaufbahnänderungen aufweisen, die das Klima des Planeten beeinflussen könnten und weitere Untersuchungen erfordern. Meine Forschung mit den Umlaufbahnen dieser Systeme kann als Input für Klimamodelle verwendet werden, um weiter zu analysieren, wie sich das Klima eines Exoplaneten innerhalb seiner berechneten bewohnbaren Zone ändert.

Die Umlaufbahnen sind über eine Zeitskala von einer Million Jahren stabil und die Planeten der bewohnbaren Zone bleiben in ihren berechneten bewohnbaren Zonen. Die in meiner Forschung untersuchten Systeme sind Milliarden Jahre alt, und da sie von Kepler beobachtet und bestätigt wurden, müssen ihre Umlaufbahnen stabil sein, dh kein Planetenauswurf. Während sich die Umlaufbahnen der Planeten in der bewohnbaren Zone nicht wesentlich verändert haben, kann es subtilere Effekte geben, die weiterer Untersuchungen bedürfen, und diese Effekte könnten den Planeten in der bewohnbaren Zone als unbewohnbar einstufen.

Abbildung 1: Links sind die Umlaufbahnen von K2-3 (lila = HZ-Planet). Rechts sind die Umlaufbahnen von GJ 3293 (blau und lila = HZ-Planeten).

Astrobit bearbeitet von: Ellis Avallone

Lili Falk

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