Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2023

Astronomers use ‘little hurricanes’ to weigh and date planets around young stars

0

Little ‘hurricanes’ that form in the discs of gas and dust around young stars can be used to study certain aspects of planet formation, even for smaller planets which orbit their star at large distances and are out of reach for most telescopes.

Researchers from the University of Cambridge and the Institute for Advanced Study have developed a technique, which uses observations of these ‘hurricanes’ by the Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA) to place some limits on the mass and age of planets in a young star system.

Pancake-like clouds of gases, dust and ice surrounding young stars – known as protoplanetary discs – are where the process of planet formation begins. Through a process known as core accretion, gravity causes particles in the disc to stick to each other, eventually forming larger solid bodies such as asteroids or planets. As young planets form, they start to carve gaps in the protoplanetary disc, like grooves on a vinyl record.

Even a relatively small planet – as small as one-tenth the mass of Jupiter according to some recent calculations – may be capable of creating such gaps. As these ‘super-Neptune’ planets can orbit their star at a distance greater than Pluto orbits the Sun, traditional methods of exoplanet detection cannot be used.

In addition to the grooves, observations from ALMA have shown other distinct structures in protoplanetary discs, such as banana- or peanut-shaped arcs and clumps. It had been thought that at least some of these structures were also driven by planets.

“Something must be causing these structures to form,” said lead author Professor Roman Rafikov from Cambridge’s Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, and the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey. “One of the possible mechanisms for producing these structures – and certainly the most intriguing one – is that dust particles that we see as arcs and clumps are concentrated in the centres of fluid vortices: essentially little hurricanes that can be triggered by a particular instability at the edges of the gaps carved in protoplanetary discs by planets.”

Working with his PhD student Nicolas Cimerman, Rafikov used this interpretation to develop a method to constrain a planet’s mass or age if a vortex is observed in a protoplanetary disc. Their results have been accepted for publication in two separate papers in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“It’s extremely difficult to study smaller planets that are far away from their star by directly imaging them: it would be like trying to spot a firefly in front of a lighthouse,” said Rafikov. “We need other, different methods to learn about these planets.”

To develop their method, the two researchers first theoretically calculated the length of time it would take for a vortex to be produced in the disc by a planet. They then used these calculations to constrain the properties of planets in discs with vortices, basically setting lower limits on the planet’s mass or age. They call these techniques ‘vortex weighing’ and ‘vortex dating’ of planets.

When a growing planet becomes massive enough, it starts pushing material from the disc away, creating the tell-tale gap in the disc. When this happens, material on the outside of the gap becomes denser than material on the inside of the gap. As the gap gets deeper and the differences in density become large, an instability can be triggered. This instability perturbs the disc and can eventually produce a vortex.

“Over time, multiple vortices can merge together, evolving into one big structure that looks like the arcs we’ve observed with ALMA,” said Cimerman. Since the vortices need time to form, the researchers say their method is like a clock that can help determine the mass and age of the planet.

“More massive planets produce vortices earlier in their development due to their stronger gravity, so we can use the vortices to place some constraints on the mass of the planet, even if we can’t see the planet directly,” said Rafikov.

Using various data points such as spectra, luminosity and motion, astronomers can determine the approximate age of a star. With this information, the Cambridge researchers calculated the lowest possible mass of a planet that could have been in orbit around the star since the protoplanetary disc formed and was able to produce a vortex that could be seen by ALMA. This helped them put a lower limit on the mass of the planet without observing it directly.

By applying this technique to several known protoplanetary discs with prominent arcs, suggestive of vortices, the researchers found that the putative planets creating these vortices must have masses of at least several tens of Earth masses, in the super-Neptune range.

“In my daily work, I often focus on the technical aspects of performing the simulations,” said Cimerman. “It’s exciting when things come together and we can use our theoretical findings to learn something about real systems.”

“Our constraints can be combined with the limits provided by other methods to improve our understanding of planetary characteristics and planet formation pathways in these systems,” said Rafikov. “By studying planet formation in other star systems, we may learn more about how our own Solar System evolved.”

The research was supported in part by the Science and Technology Facilities Council (STFC), part of UK Research and Innovation (UKRI).

 

References:
Roman R. Rafikov and Nicolas P. Cimerman. ‘Vortex weighing and dating of planets in protoplanetary discs.’ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3692 or DOI: 10.48550/arXiv.2301.01789

Nicolas P. Cimerman and Roman R. Rafikov. ‘Emergence of vortices at the edges of planet-driven gaps in protoplanetary discs.’ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3507








Вывод песни для продвижения в Импульсе Яндекс Музыка.

Marins Park Hotel Нижний Новгород – партнёр фестиваля «ПАРИ ФЕСТ 2025»

Гастроэнтеролог Садыков: аппендицит из-за семечек арбуза или шелухи подсолнуха — миф

Marins Park Hotel Нижний Новгород – партнёр фестиваля «ПАРИ ФЕСТ 2025»


Man Utd have agreed deal with AC Milan for £40m star's exit, await player decision - report

Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit


Аэропорт Внуково (станция метро)

В Петербурге центр города и Лахтинскую гавань связали водными круизами

Под Орлом КамАЗ выехал на встречку и протаранил автомобиль

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ


The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta


Овочі можусть стати розкішшю для українців


Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

Овчинский: работы нулевого цикла завершают в доме в Алексеевском районе

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Метод Эффеком: Как перевернуть правила игры с помощью знаний


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча


Актера Ивана Краско похоронят в Комарово рядом с могилой сына

Выставка имени Олега Табакова: на открытие пришли родители вдовы артиста — вот, что мама Зудиной говорит о покойном

Парк усадьбы Петровско-Разумовское признан наследием ландшафтного искусства

«Желтый» уровень опасности из-за грозы с дождем объявлен в столичном регионе


Хачанов поднялся до 12-й позиции в мировом рейтинге ATP

Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати

Теннисист Медведев проиграл австралийцу Уолтону и выбыл из турнира Цинциннати

Самсонова проиграла Таунсенд на турнире в Цинциннати


Ультракороткофокусный лазерный проектор Hisense Smart Laser Cinema PT1 – теперь в России

«Желтый» уровень опасности из-за грозы с дождем объявлен в столичном регионе

Дегтярёв привёл в пример потолок зарплат в КХЛ, говоря о российском футболе

Температура морской воды на крымских пляжах: 11 августа


Музыкальные новости

Бывшая жена Моргенштерна Зинатуллина выложила фото в прозрачном корсете

Песня заслуженного работника культуры Крыма Натальи Прокопенко удостоена приза зрительских симпатий на фестивале в Москве

Как Кира Прошутинская выдала настоящий возраст и реальное происхождение Аллы Пугачевой?

Концерт рэпера Эйкона прошел в Москве


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ


При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)

«Утром король, в обед на поле»: Рустам Минниханов посетил три района Татарстана

"Начинаем привыкать". Бизнес и власти о том, как россиянам жить в эпоху интернет-блэкаутов

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве.


Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

Российский рэпер сжег кабриолет BMW прямо на сцене

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Кино на Белой даче: какие фильмы чеховский музей покажет в августе


Bloomberg сообщает, что ЕС хочет провести переговоры с Трампом до встречи с Путиным

Российские акции демонстрируют уверенный рост на фоне ожиданий встречи Путина и Трампа

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Медиа сообщили о предполагаемой локации встречи Путина и Трампа на Аляске




Компания «КЕНГУРУ.ПРО» подписала соглашение с сетью премиальных фитнес-студий PRO TRENER

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Custom Clinic - это клиника в центре Санкт-Петербурга, где решают проблему выпадения волос комплексно и эффективно

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


После «успешных» переговоров с Вэнсом в Киеве вновь отвергли мирные инициативы

В Киеве сделали заявление о территориальных уступках


Компания «КЕНГУРУ.ПРО» подписала соглашение с сетью премиальных фитнес-студий PRO TRENER

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

«Торпедо» и «Спартак» Кострома сразятся за три очка. «Торпедо» Москва — «Спартак» Кострома: прогноз и ставка

Московское «Торпедо» и «Спартак» из Костромы обменяются голами, «Пюник» возьмет три очка. Экспресс дня 11 августа: прогноз и ставка


Интервью Лукашенко на "Беларусь 1" стало примером пропагандистской одержимости

В Минске считают, что интервью Лукашенко превратили в пропагандистский опус


Собянин: Еще два направлявшихся к Москве БПЛА нейтрализованы силами ПВО

Собянин: с 2011 года в Москве привели в порядок более 90 км набережных

Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин: С 2011 года в Москве привели в порядок более 90 км набережных


Было-стало. Какая улица вела на Москву, а привела в заповедник

Преимущества применения озона для очистки воды

США предостерегают о возможной крупной чрезвычайной ситуации

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов


Парк усадьбы Петровско-Разумовское признан наследием ландшафтного искусства

Ультракороткофокусный лазерный проектор Hisense Smart Laser Cinema PT1 – теперь в России

JA Resorts & Hotels выходит на рынок Великобритании с двумя аутентичными отелями в Шотландии

Дегтярёв привёл в пример потолок зарплат в КХЛ, говоря о российском футболе


В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК


Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь

Прогноз погоды в Крыму на понедельник

Прогноз погоды в Крыму на 10 августа

Прогноз погоды в Крыму на 11 августа


Парк усадьбы Петровско-Разумовское признан наследием ландшафтного искусства

Ультракороткофокусный лазерный проектор Hisense Smart Laser Cinema PT1 – теперь в России

Актера Ивана Краско похоронят в Комарово рядом с могилой сына

Температура морской воды на крымских пляжах: 11 августа














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *