Aktuálny počet exoplanet - počet planét, ktoré astronómovia našli na obežnej dráhe iných hviezd - stojí na 312. Je to veľa planét. Mohlo by to však pomôcť, keby sme vedeli, kam presne hľadať. Nový výskum využívajúci superpočítačové simulácie prašných diskov okolo hviezd podobných slnku ukazuje, že planéty takmer také malé ako Mars dokážu vytvoriť v prachu vzory, ktoré budú môcť budúce teleskopy zistiť. Výskum poukazuje na novú cestu pri hľadaní obývateľných planét. „Môže to chvíľu trvať, kým si dokážeme priamo predstaviť planéty podobné Zemi okolo iných hviezd, ale dovtedy dokážeme odhaliť ozdobné a krásne prstene, ktoré vyrezávajú v medziplanetárnom prachu,“ hovorí Christopher Stark, vedecký pracovník štúdie na University of Maryland, College Park.
Stark v spolupráci s Marcom Kuchnerom v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA v Greenbelt, MD, modeloval, ako 25 000 prachových častíc reagovalo na prítomnosť jednej planéty - od hmoty Marsu po päťnásobok Zeme - obiehajúcich okolo hviezdy podobnej slnku. Použitím superpočítača Thunderhead od NASA v Goddarde vedci uskutočnili 120 rôznych simulácií, ktoré menili veľkosť prachových častíc a hmotnosť a obežnú vzdialenosť planéty.
„Naše modely používajú desaťkrát toľko častíc ako predchádzajúce simulácie. To nám umožňuje študovať kontrast a tvary kruhových štruktúr, “dodáva Kuchner. Z týchto údajov vedci zmapovali hustotu, jas a tepelný podpis, ktorý je výsledkom každej sady parametrov.
„Všeobecne sa neuznáva, že planétové systémy - vrátane našich vlastných - obsahujú veľa prachu,“ dodáva Stark. "Ideme dať ten prach do práce pre nás."
Veľa prachu v našej slnečnej sústave sa formuje smerom na obežnú dráhu Jupitera, keď sa kométy rozpadajú v blízkosti Slnka a zrážajú sa asteroidy všetkých veľkostí. Prach odráža slnečné svetlo a niekedy ho možno vidieť ako klinové svetlo v tvare klinu - nazývané zodiacal light - pred východom alebo po západe slnka.
Počítačové modely zodpovedajú za reakciu prachu na gravitáciu a ďalšie sily vrátane hviezdneho svetla. Hviezdne svetlo jemne ťahá malé častice, vďaka ktorým strácajú orbitálnu energiu a unáša sa bližšie k hviezde.
"Častice sa točia dovnútra a potom sa dočasne zachytia v rezonanciách s planétou," vysvetľuje Kuchner. Rezonancia nastane vždy, keď je orbitálna perióda častice v malom počte - napríklad dve tretiny alebo päť šestiny - planéty.
Napríklad, ak prachová častica vytvorí okolo svojej hviezdy tri obežníky zakaždým, keď planéta dokončí jednu, častice sa opakovane budú cítiť ako gravitačný ťah v rovnakom bode na svojej obežnej dráhe. Po určitú dobu môže toto dodatočné stlačenie vyrovnať odporovú silu od hviezdneho svetla a prach sa môže usadiť do jemných prstencovitých štruktúr.
"Častice sa špirálovite priblížia k hviezde, uviaznu v jednej rezonancii, vypadnú z nej, špirály v niektorých sa uväznia v inej rezonancii a tak ďalej," hovorí Kuchner. Zohľadňovanie zložitej súhry síl na desiatkach tisíc častíc si vyžadovalo matematickú výkonnosť superpočítača.
Niektorí vedci poznamenávajú, že prítomnosť veľkého množstva prachu by mohla predstavovať prekážku pre priame zobrazovanie planét podobných Zemi. Budúce vesmírne misie - ako napríklad James Webb Space Telescope NASA, ktorý je teraz vo výstavbe a naplánovaný na spustenie v roku 2013, a navrhovaný vyhľadávač pozemských planét - budú študovať prachové disky v blízkosti hviezd. Modely vytvorené Starkom a Kuchnerom dávajú astronómom ukážku prachových štruktúr, ktoré signalizujú prítomnosť inak skrytých svetov.
"Náš katalóg pomôže ostatným odvodiť hmotu a obežnú vzdialenosť planéty, ako aj dominantnú veľkosť častíc v prstencoch," hovorí Stark.
Stark a Kuchner zverejnili svoje výsledky v 10. vydaní časopisu The Astrophysical Journal. Stark sprístupnil svoj atlas simulátorov exo-zodiacal prachu online.
Zdroj: Goddardovo vesmírne letové stredisko
