Debu Model Paint Alien's Lihat Tata Surya

LiveJurnal69 - simulasi superkomputer baru melacak interaksi ribuan butir debu menunjukkan apa tata surya mungkin terlihat seperti para astronom mencari planet asing. Model juga menyediakan sekilas tentang bagaimana pandangan ini mungkin telah berubah sebagai sistem planet kita matang.

"Planet-planet mungkin terlalu redup untuk mendeteksi secara langsung, namun alien mempelajari tata surya dengan mudah dapat menentukan adanya Neptunus - gravitasi mengukir celah sedikit debu," kata Marc Kuchner, astrofisikawan di NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Md yang memimpin penelitian. "Kami berharap model kami akan membantu kita melihat dunia Neptunus berukuran sekitar bintang lain."

Debu berasal dari Sabuk Kuiper, zona cold-storage di luar Neptunus mana jutaan badan es - termasuk Pluto - orbit matahari. Para ilmuwan yakin kawasan ini adalah versi lama lebih ramping dari disk puing-puing mereka pernah melihat di sekitar bintang seperti Vega dan Fomalhaut.

"Simulasi baru kami juga memungkinkan kita untuk melihat bagaimana debu dari Sabuk Kuiper mungkin terlihat ketika sistem surya jauh lebih muda," kata Christopher Stark, yang bekerja dengan Kuchner di NASA Goddard dan sekarang di Carnegie Institution for Science di Washington, DC "Akibatnya, kita dapat kembali dalam waktu dan melihat bagaimana pandangan jauh dari tata surya mungkin telah berubah."

Sabuk Kuiper benda sesekali menabrak satu sama lain, dan ini benjolan tiada henti-dan-menggiling menghasilkan sebuah kebingungan butir es. Tapi pelacakan bagaimana debu ini perjalanan melalui sistem surya tidak mudah karena partikel kecil dikenakan berbagai kekuatan di samping tarikan gravitasi dari matahari dan planet-planet.

Butir dipengaruhi oleh angin matahari, yang bekerja untuk membawa debu lebih dekat dengan matahari, dan sinar matahari, yang bisa menarik debu ke dalam atau mendorongnya ke luar. Persis apa yang terjadi tergantung pada ukuran gandum.

Partikel juga menjalankan satu sama lain, dan tabrakan ini dapat menghancurkan butir rapuh. Sebuah kertas pada model baru, yang pertama untuk menyertakan tabrakan antara biji-bijian, muncul di edisi 7 September The Journal Astronomi.

"Orang-orang merasa bahwa perhitungan tabrakan tidak dapat dilakukan karena hanya ada terlalu banyak dari biji-bijian kecil juga melacak," kata Kuchner. "Kami menemukan cara untuk melakukannya, dan yang telah membuka lanskap baru."

Dengan bantuan superkomputer Temukan NASA, para peneliti terus tab pada 75.000 partikel debu saat mereka berinteraksi dengan planet-planet luar, sinar matahari, angin surya - dan satu sama lain.

Ukuran model debu berkisar dari sekitar lebar mata jarum's (0,05 inci atau 1,2 mm) untuk lebih dari seribu kali lebih kecil, mirip dengan ukuran partikel dalam asap. Selama simulasi, butir ditempatkan menjadi salah satu dari tiga jenis orbit ditemukan di Sabuk Kuiper hari ini pada tingkat yang didasarkan pada gagasan saat ini seberapa cepat debu dihasilkan.

Dari data yang dihasilkan, para peneliti menciptakan gambar sintetik mewakili pandangan inframerah dari tata surya dilihat dari jauh.

Melalui efek gravitasi disebut resonansi, Neptunus wrangles partikel di dekatnya ke dalam orbit disukai. Inilah yang menciptakan zona jernih di dekat planet serta perangkat tambahan debu yang mendahului dan mengikutinya mengelilingi matahari.

"Satu hal yang kita pelajari adalah bahwa, bahkan dalam tata surya sekarang, tabrakan memainkan peran penting dalam struktur Sabuk Kuiper," jelas Stark. Itu karena benturan cenderung untuk menghancurkan partikel besar sebelum mereka dapat hanyut terlalu jauh dari tempat mereka sedang dibuat. Hal ini menghasilkan cincin debu yang relatif padat yang melintasi orbit Neptunus.

Untuk mendapatkan rasa yang lebih muda, versi heftier di Sabuk Kuiper mungkin terlihat seperti, tim mempercepat laju produksi debu. Di masa lalu, Sabuk Kuiper yang terdapat banyak benda yang jatuh bersama-sama lebih sering, menghasilkan debu pada kecepatan yang lebih cepat. Dengan lebih partikel debu datang tumbukan biji-bijian lebih sering.

Menggunakan model terpisah yang digunakan semakin tinggi tingkat tabrakan, tim menghasilkan gambar kira-kira sesuai dengan generasi debu yang 10, 100 dan 1.000 kali lebih kuat daripada di model asli. Para ilmuwan memperkirakan debu meningkat mencerminkan kondisi saat Sabuk Kuiper itu, masing-masing, 700 juta, 100 juta dan 15 juta tahun.

"Kami hanya terkejut oleh apa yang kita lihat," kata Kuchner.

Seperti tabrakan menjadi semakin penting, kemungkinan bahwa butir debu yang besar akan bertahan melayang keluar dari Sabuk Kuiper turun tajam. Melangkah kembali melalui waktu, disk luas berdebu saat ini runtuh ke dalam cincin, padat terang yang dikenakan lebih dari satu kemiripan yang lewat untuk cincin terlihat di sekitar bintang lain, terutama Fomalhaut.

"Hal yang menakjubkan adalah bahwa kita telah melihat cincin ini sempit sekitar bintang-bintang lainnya," kata Stark. "Salah satu langkah berikutnya adalah untuk mensimulasikan disk puing-puing di sekitar Fomalhaut dan bintang lainnya untuk melihat apa distribusi debu memberitahu kita tentang keberadaan planet."

Para peneliti juga berencana untuk mengembangkan sebuah gambaran yang lebih lengkap dari disk berdebu sistem surya dengan pemodelan sumber tambahan lebih dekat ke matahari, termasuk sabuk asteroid utama dan ribuan asteroid Trojan disebut corralled oleh gravitasi Jupiter.