Много интересна статия от Scientific American, January, 2010, разглеждаща възможностите за съществуването на паралелни вселени, в които липсват някои от четирите фундаментални сили – гравитационното, електромагнитно, силното ядрено и слабото ядрено взаимодействие. Би ли бил възможен и как би изглеждал животът във вселена, лишена от слабото ядрено взаимодействие? Ето няколко от основните разлики.

Звездите в нашата вселена светят, синтезирайки хелий от четири протона (водородни ядра), като при това два от протоните се превръщат в неутрони. Но във вселена без слабо ядрено взаимодействие последният процес би бил невъзможен. Означава ли това, че в такава вселена няма да има звезди, следователно няма да има разнообразие от химични елементи и живот? Учените казват – не задължително. Малка промяна в началните параметри на вселената би й помогнала да избегне това неблагоприятно обстоятелство. Става дума за параметъра, контролиращ съотношението материя/антиматерия. Малка настройка  на стойността на този параметър би подсигурила при големия взрив да се образува достатъчно количество деутерий (водород-2) – изотоп на водорода, чието ядро е съставено от един протон и един неутрон. Звездите във вселена без слабо взаимодействие биха могли да светят чрез термоядрен синтез на хелий-3 от протон и деутерий. Такива звезди биха били по-студени от звездите в нашата вселена. Компютърни симулации показват, че животът им би траел около седем милиарда години. Планета с размерите на Земята би трябвало да бъде шест пъти по-близо до звездата си, за да поддържа същата температура като на нашата планета. Но такава близост носи последствия. Според една група немски учени – доста неприятни последствия за надеждите за откриване на живот на такава планета дори и в нашата вселена, както пише в тази статия. Едно от последствията е т. нар. синхронно въртене, което се наблюдава в системата Земя-Луна – времето за едно завъртане на планетата около оста  й съвпада с времето за една обиколка около звездата. Така едната страна на планетата винаги би била огряна от светлина на звездата, докато на другата би била вечна нощ.

Планети от земен тип във вселена без слабо ядрено взаимодействие биха се различавали значително от нашата. Движението на тектонските плочи и вулканичната дейност на Земята се поддържат от радиоактивния разпад на уран и торий в земните недра. Но образуването на тези тежки елементи е невъзможно в такава вселена. Освен ако гравитационни процеси не осигурят алтернативен източник на енергия, както се случва на някои от луните на Юпитер и Сатурн, планета от земен тип в свят без слабо взаимодействие би била доста скучна от геоложка гледна точка. От гледна точка на химията обаче не би имало големи различия. Периодичната таблица на такава планета би свършвала с желязото, с изключение на незначителни количества от някои по-тежки елементи, но  според учените това не би попречило на развитието на форми на живот, подобни на тези на Земята. Според друга теория обаче движението на тектонските плочи и вулканичната дейност са от съществено значение за появата  и еволюцията на по-сложни форми на живот. Чрез т. нар. субдукционни вулкани двата процеса участват активно в кръговрата на един от най-важните парникови газове – въглеродния двуокис, а от там и в поддържането на постоянна температура на повърхността на Земята. Средната температура на земната повърхност е около 15°C. Без слоя си от парникови газове Земята би заприличала на Марс, чиято средна температура е -55°C.

Артистична визуализация на планетната система около звездата HD 10180 (Източник: Wikipedia)

В периода 1996-2007 астрономи откриват пет планети в орбита около звездата 55 Cancri A (известна още като звездата Ро от съзвездието Рак). Ценната находка потвърждава стара хипотеза – съществуват и други планетни системи освен нашата. След шестгодишно проучване учените от Европейската Южна Обсеватория (ESO) в Ла Сила, Чили, се натъкнаха на втора система от поне пет планети, обикалящи около далечна звезда.

На около 127 светлинни години от нас, по посока на съзвездието Хидра, се намира звезда с името HD 10180. Тя прилича на нашето Слънце не само по спректралните си характеристики, но и по факта, че държи в гравитационната си прегръдка цяла планетна система. С помощта на спектрографа HARPS*, монтиран на 3.6-метровия телескоп на обсерваторията в Ла Сила, астрономите установили, че поне пет планети от типа на Нептун обикалят около звездата. “Това забележително откритие подчертава факта, че сега навлизаме в нова ера на екзопланетарни изследвания – изучаване на цели планетни системи, вместо на отделни планети. Изследването на движението на планетите в новооткритата система разкрива сложни гравитационни взаимодействия между планетите и ни позволява да надникнем в цялостната еволюция на системата”, споделя Кристоф Лови, авторът на статията, описваща откритието.

Масите на новооткритите планети варират между 13 и 25 земни маси. За сравнение, теглото на Уран възлиза на приблизително 14 земни маси, това на Нептун на 17, на Сатурн – 95, а на Юпитер – 318 земни маси. Орбиталните периоди на новооткритите планети варират между 6 и 600 земни дни, а орбитите им по форма са много близки до окръжности. Планетите се намират на разстояния от 0.06 до 1.4 AU от звездата си, т.е. не са по-отдалечени от нея в сравнение с Марс от нашето Слънце. Така тази система има във вътрешните си региони повече и по-масивни планети от нашата.

Но това не е всичко. Учените смятат, че в тази система има още две планети. Едната от тях прилича на Сатурн, с минимална маса от 65 земни маси и орбитален период от 2200 дни. Другата би била най-малката планета, откривана някога. Според измерванията нейната маса би възлизала на около 1.4 земни маси, а разстоянието, от което обикаля звездата си, би било една 2% от разстоянието между Земята и Слънцето. Една “година” на тези свръхгореща “Земя” би се равнявала на 1.18 земни дни. Друг интересен факт е, че в планетната система липсва газов гигант от ранга на Юпитер. “Системи с планети с малки маси като тази около звездата HD 10180 изглежда са доста често срещани, но процесът на образуването им остава загадка”, допълва Лови.

Използвайки новооткритата система, както и данни от други планетни системи, астрономите открили еквивалентен закон на закона на Тициус-Боде за Слънчевата система. Правилото на Боде било формулирано още преди откриването на Уран, Нептун и Плутон. Съгласно него всяка планета  е отдалечена от звездата си приблизително два пъти повече в сравнение с по-вътрешния си съсед. Уран и Плутон потвърдили това правило, но Нептун не се вписал в него.

Друг важен резултат, потвърден от астрономите при изследването на планетната система на HD 10180, е връзката между масата на планетите в системата и масата и химичния състав на звездата. Всички планетни системи с големи маси обикалят около масивни и богати на метали звезди, дакато и четирите открити досега планетни системи с малки маси са в орбита около звезди с малки маси и бедни на метали. Астрономите наричат “метали” всички елементи освен водорода и хелия.

*Съкратено от High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, т.е. търсач на планети с висока точност по метода на радиалните скорости.  Методът на радиалните скорости се базира на доплеровия ефект и измерва периодични изменения в светлината на звездата, предизвикани от наличието на обикаляща около нея планета. Движението на планетата по нейната орбита кара и звездата да се движи минимално, т.е. да се отдалечава и приближава към наблюдателя. Гледано от Земята, лекото потрепване на звездата се изразява в периодична промяна на цвета на светлината, идваща от нея. Чрез този метод може да бъде установена минималната маса на планетата, орбиталният й период, както и ексцентрицитета на нейната обрита. Засега това е най-успешният метод за засичане на планети около звезди. С негова помощ през последните 15 години са открити над 400 планети в повече от 300 планетни системи. Повечето от тях са от типа “горещ Юпитер” – планети с масата на Юпитер и по-голяма, обикалящи около звездата си на разстояние по-малко от 1 AU (Astronomical unit; 1 AU е приблизително равна на средното разстояние между Земята и Слънцето).

Източник: http://www.eso.org/public/news/eso1035/.

Още по темата “Планети извън Слънчевата система” тук.