Muzika sfera

Pre nešto manje od 3 meseca NASA je objavila otkriće planetarnog sistema TRAPPIST 1, u sazvežđu Vodolije, na rastojanju od oko 39 svetlosnih godina od nas. Zvezda je približno veličine našeg Jupitera, dakle ne preterano velika. Ova vest je posebno uzbudljiva jer se radi o sedam planeta koje se nalaze na takvim rastojanjima od matične zvezde da je na njima, barem u principu, moguć razvoj života. Naime, temperature na 3 od otkrivenih 7 planeta se nalaze u “zelenom pojasu”, tj pojasu koji imaju takve uslove da bi život na njima bio moguć (prisustvo tečne vode i slično). Mase svih 7 planeta su približno slične masi Zemlje.

Na donjoj slici je prikazano poređenje izmedju Sunčevog sistema i sistema TRAPPIST 1 sa označenim odgovarajućim “zelenim pojasima”. Slike su, naravno, reskalirane radi boljeg poređenja (ceo otkriveni system bi mogao komotno da se smesti unutar orbite našeg Merkura). Vidi se da planete e, f i g spadaju u “nastanjivu” oblast oko nove zvezde.  Sve zajedno, ovo otkriće je pobudilo nadu da zaista postoje delovi kosmosa gde su fizički uslovi slični onima na Zemlji, i vest je munjevito obišla našu planetu.

Jedno od važnih pitanja vezanih za novi sistem je njegova fizička stabilnost. Naime, pošto se planete nalaze “blizu” svoje zvezde onda one moraju brzo da se kreću da bi ostale u stabilnoj orbiti. Periodi rotacije ovih sedam planeta su prikazani na slici dole.

Orbitalni period najbliže planete je, jasno, najkraći (jer ona mora brže da se kreće da ne bi pala na matičnu zvezdu) i iznosi svega 1.5 dana. Dalje planete imaju sve duže orbitalne periode, a za sada nije precizno utvrđen period najdalje planete, h.

Uzimajući u obzir sve poznate parametre za matičnu zvezdu i svaku od planeta – udaljenost, mase, brzine – astronomi su odmah napravili kompjuterske simulacije iz kojih su mogli da predvide stabilnost celog sistema. Medjutim, sa podacima koje su imali, ispostavilo se da je sistem nestabilan, tj., da bi gravitaciona sila mogla da ozbiljno poremeti ovaj sistem za nekih milion godina, a to je samo tren na kosmičkim vremenskim skalama.

Ovo otkriće je malo zbunjujuće, jer ipak sistem postoji i postojao je, veruje se, ipak malo duže. Kako je moguće da planetarni sistem TRAPPIST 1 stabilno opstaje uprkos teoriji koja kaže da je to malo verovatno?

Odgovor na ovo je nedavno nađen: kod orbitirajućih planeta ponekad postoji “orbitalna rezonanca”, kada se periodi orbitiranja odnose jedan prema drugom kao prosti celi brojevi. Tipičan primer za to su periodi orbitiranja Neptuna i Plutona, koji su u rezonanci 2:3, i koja sprečava da ove dve planete izbace jedna drugu iz orbite.

 Aha! Kakva je situacija sa novo otkrivenim sistemom? Pogled na tabelu orbitalnih perioda prikazanu gore, vidi se da za svakih 8 orbita koje napravi najbliža planeta, prva sledeća napravi 5 orbita, naredna 3 orbite, sledeća 2 orbite, itd. Ispostavilo se da je TRAPPIST 1 najkompleksniji rezonantni sistem koji je do sada otkriven. Kada se ovo uzme u obzir prilikom numeričkih simulacija, TRAPPIST 1 sistem postaje stabilan za period od oko 50 miliona godina! Da bi ostale u “životu”, planete ovog sistema moraju, kao Aska, da plešu i tako odlože svoj neumoljiv kraj.

Medju ljudima koji su simulirali i proučavali system TRAPPIST 1, nalazio se i jedan postdoc koji je takodje i muzičar (svira džez gitaru) i koji je predložio da komponuje muziku zasnovanu na orbitalnoj rezonanci novih planeta. Orbitalni period najudaljenije planete, h, koji je oko 3 nedelje, umnožen 200 miliona puta, daje frekvenciju note C. Frekvencije ostalih, unutrašnjih planeta, onda se dobijaju prostim odnosom orbitalnih rezonanci.

Džez muzičar ne bi bio džez muzičar kada ne bi celu ovu muzičku priču ekstra “zasolio”. Naime, svaki put kada unutrašnja pleneta prestigne prvu spoljašnju do nje, “uleti” bubanj. Kada se sve ovo sastavi, dobija se harmonija, možde ne kakvu je Pitagora zamišljao, ali dobije se muzika po kojoj plešu planete sistema TRAPPIST 1 da bi opstale u stabilnom životu. To muzičko ostvarenje je objavljeno danas. Uživajte!