Trenutno število eksoplanetov - število planetov, ki jih astronomi najdejo v krogu drugih zvezd - znaša 312. To je veliko planetov. Lahko pa bi pomagalo, če bi točno vedeli, kam naj pogledamo. Nove raziskave z uporabo superračunalniških simulacij zaprašenih diskov okoli zvezd, podobnih soncu, kažejo, da planeti, ki so skoraj tako majhni kot Mars, lahko ustvarijo vzorce v prahu, ki jih bodoči teleskopi morda zaznali. Raziskava kaže na novo pot v iskanju bivalnih planetov. "Morda bo minilo nekaj časa, preden bomo lahko neposredno slikali zemeljske planete okoli drugih zvezd, toda pred tem bomo lahko zaznali okrašene in čudovite prstane, ki jih vrezali v medplanetarni prah," pravi Christopher Stark, glavni raziskovalec študije na univerzi v Marylandu, College Park.
V sodelovanju z Markom Kuchnerjem v Nasinem vesoljskem letališkem centru Goddard v Greenbeltu, Stark, je Stark modeliral, kako se je 25.000 delcev prahu odzvalo na prisotnost enega planeta - od mase Marsa do petkratne Zemljine -, ki kroži okoli zvezde, podobne soncu. Znanstveniki so z uporabo Nasinega superračunalnika Thunderhead v Goddardu izvedli 120 različnih simulacij, ki so spreminjale velikost prašnih delcev ter masno in orbitalno razdaljo planeta.
„Naši modeli uporabljajo desetkrat več delcev kot prejšnje simulacije. To nam omogoča, da preučimo kontrast in oblike obročnih struktur, "doda Kuchner. Iz teh podatkov so raziskovalci preslikali gostoto, svetlost in toplotno podpisovanje, ki izhajajo iz vsakega niza parametrov.
"Ni splošno cenjeno, da planetarni sistemi, vključno z našimi, vsebujejo veliko prahu," dodaja Stark. "Prah bomo spravili na nas."
Velik del prahu v našem osončju se tvori pred Jupitrovo orbito, saj se kometi drobijo blizu sonca in asteroidi vseh velikosti trčijo. Prah odseva sončno svetlobo in včasih ga je mogoče videti kot klinasti nebesni sijaj - imenovan zodiakalna svetloba - pred sončnim vzhodom ali po sončnem zahodu.
Računalniški modeli upoštevajo odziv prahu na gravitacijo in druge sile, vključno s svetlobo zvezde. Zvezdna svetloba rahlo vleče na majhne delce, zaradi česar izgubijo orbitalno energijo in se pomikajo bližje zvezdi.
"Delci se spirali navznoter in nato začasno ujeti v resonanci s planetom," pojasnjuje Kuchner. Rezonanca se pojavi vsakič, ko je orbitalno obdobje delcev majhno število - kot sta dve tretjini ali pet šestin - planeta.
Če na primer prašni delci ustvarijo tri orbite okoli svoje zvezde vsakič, ko planet dokonča eno, bo delček večkrat čutil dodatnega gravitacijskega vlačilca v isti točki svoje orbite. Ta dodaten pritisk lahko za nekaj časa odpravi silo povleka iz zvezdne svetlobe in prah se lahko usede v subtilne strukture, podobne obroču.
"Delci se spiralirajo proti zvezdi, se ujamejo v eno resonanco, padejo iz nje, spiralijo v nekaterih drugih, zapadejo v drugo resonanco in tako naprej," pravi Kuchner. Računovodstvo kompleksne prepleta sil na več deset tisoč delcev je zahtevalo matematične konjske moči superračunalnika.
Nekateri znanstveniki ugotavljajo, da lahko prisotnost velikih količin prahu ovira neposredno slikanje zemeljskih planetov. Prihodnje vesoljske misije - na primer NASA-jev vesoljski teleskop James Webb, ki je v izdelavi in naj bi bil izstreljen leta 2013, in predlagani Zemeljski iskalnik planetov - bodo preučevali bližnje zvezde s prašnimi diski. Modela, ki sta jih ustvarila Stark in Kuchner, astronomom omogočajo predogled prašnih struktur, ki signalizirajo prisotnost sicer skritih svetov.
"Naš katalog bo pomagal drugim sklepati na masno in orbitalno razdaljo planeta ter na prevladujoče velikosti delcev v obročih," pravi Stark.
Stark in Kuchner sta svoje rezultate objavila v 10. oktobru številke časopisa The Astrophysical Journal. Stark je svoj atlas simulacij ekso-zodiakalnega prahu omogočil na spletu.
Vir: Goddard Center za vesoljske polete
