Trenutačni broj egzoplaneta - broj planeta astronomi su pronašli orbitu oko drugih zvijezda - iznosi 312. To je puno planeta. Ali moglo bi pomoći ako bismo točno znali gdje treba potražiti. Novo istraživanje koje koristi superkompjuterske simulacije prašnjavih diskova oko zvijezda sunčanih zvijezda pokazuju da planete skoro male poput Marsa mogu stvoriti uzorke u prašini koje bi budući teleskopi mogli otkriti. Istraživanje ukazuje na novi put u potrazi za obitavajućim planetima. "Proći će možda neko vrijeme prije nego što direktno budemo uslikali planete poput zemlje oko drugih zvijezda, ali prije toga moći ćemo otkriti ukrašene i prekrasne prstenove koje iskapaju u međuplanetarnoj prašini", kaže Christopher Stark, glavni istraživač studije na University of Maryland, College Park.
Radeći s Marcom Kuchnerom u NASA-inom Goddard svemirskom letu u Greenbeltu, Md., Stark je modelirao kako 25.000 čestica prašine reagira na prisustvo jednog planeta - u rasponu od mase Marsa do pet puta više od Zemlje - u orbiti oko zvijezde na suncu. Koristeći NASA-in superračunalo Thunderhead u Goddardu, znanstvenici su izveli 120 različitih simulacija koje su varirale u veličini čestica prašine te masi i orbitalnoj udaljenosti planeta.
"Naši modeli koriste deset puta više čestica nego prethodne simulacije. To nam omogućuje proučavanje kontrasta i oblika prstenastih struktura ", dodaje Kuchner. Na temelju ovih podataka istraživači su preslikali potpis gustoće, svjetline i topline koji proizlaze iz svakog skupa parametara.
"Nije široko shvaćeno da planetarni sustavi - uključujući i naš - sadrže puno prašine", dodaje Stark. "Stavit ćemo tu prašinu da radi za nas."
Veliki dio prašine u našem sunčevom sustavu formira se unutar Jupiterove orbite jer se kometi raspadaju blizu sunca i asteroidi svih veličina sudaraju se. Prašina odražava sunčevu svjetlost i ponekad se može vidjeti kao klinasti sjaj u obliku klina - zvan zodijakalna svjetlost - prije izlaska sunca ili nakon zalaska sunca.
Računalni modeli uzimaju u obzir reakciju prašine na gravitaciju i druge sile, uključujući zvijezdu. Zvjezdana svjetlost lagano povlači sitne čestice zbog kojih gube orbitalnu energiju i odlaze bliže zvijezdi.
"Čestice se spirali prema unutra i zatim postaju privremeno zarobljene u rezonancijama s planetom", objašnjava Kuchner. Rezonanca se pojavljuje kad god je orbitalno razdoblje čestice omjer malog broja - poput dvije trećine ili pet-šestina - planeta.
Na primjer, ako čestica prašine napravi tri orbite oko svoje zvijezde svaki put kada planet dovrši jednu, čestica će više puta osjetiti dodatni gravitacijski tegljač u istoj točki svoje orbite. Jedno vrijeme, ovo dodatno natezanje može nadoknaditi silu vučenja od zvjezdanog svjetla i prašina se može taložiti u suptilnim strukturama sličnim prstenima.
"Čestice se spiralno okreću prema zvijezdi, zarobljene su u jednoj rezonanci, ispadnu iz nje, spiralno u nekim drugim, postaju zarobljene u drugoj rezonanci i slično", kaže Kuchner. Računanje složene interakcije sila na desetke tisuća čestica zahtijevalo je matematičke konjske snage superračunala.
Neki znanstvenici primjećuju da bi prisutnost velike količine prašine mogla predstavljati prepreku za izravno oslikavanje planeta sličnih zemljima. Buduće svemirske misije - poput NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb, koji je u izradi i planiran za lansiranje u 2013., i predloženog Zemaljskog pronalazača planeta - proučit će obližnje zvijezde s prašnjavim diskovima. Modeli koje su stvorili Stark i Kuchner astronomima daju pregled struktura prašine koje signaliziraju prisustvo inače skrivenih svjetova.
"Naš će katalog pomoći drugima da zaključe o masi i orbitalnoj udaljenosti planeta, kao io dominantnim veličinama čestica u prstenima", kaže Stark.
Stark i Kuchner objavili su svoje rezultate u broju za 10. listopad The Astrophysical Journal. Stark je svoj atlas simulacija egzo-zodijakalne prašine učinio dostupnim na mreži.
Izvor: Goddard Centar za svemirske letove
