Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, στην οποία συμμετέχουν ερευνητές από τους Northwestern University και Universidade του Exeter, επιβεβαίωσε την ταυτοποίηση ενός γιγάντια εξωπλανήτη αερίου που περιστρέφεται γύρω από ένα ζευγάρι αστέρια. Η ανακάλυψη παραπέμπει σε εικόνες από επιστημονική φαντασία, που θυμίζουν τον πλανήτη Tatooine από το έπος Star Wars, που είναι γνωστό ότι έχει δύο ήλιους στον ουρανό του.
Ο πλανήτης, που έχει καταγραφεί ως HD 143811 AB b, βρίσκεται περίπου 446 έτη φωτός από το Sistema Solar μας. Το Ele είναι μέρος της αστρικής ένωσης Scorpius-Centaurus, μια τεράστια περιοχή σχηματισμού άστρων σχετικά κοντά στο Terra, γεγονός που το καθιστά συχνό στόχο για μελέτες σχετικά με την εξέλιξη των νεαρών πλανητικών συστημάτων.
Αυτό το εύρημα είναι ιδιαίτερα σημαντικό επειδή αντιπροσωπεύει την άμεση εικόνα ενός περιμετρικού εξωπλανήτη —ο οποίος περιστρέφεται γύρω από δύο αστέρια— πιο κοντά στο αστρικό του ζεύγος που έχει καταγραφεί ποτέ μέχρι σήμερα. Η επιβεβαίωση κατέστη δυνατή με την εκ νέου ανάλυση των αρχειοθετημένων δεδομένων, σε συνδυασμό με νέες παρατηρήσεις, που καταδεικνύουν τη συνεχιζόμενη δυνατότητα των αστρονομικών αρχείων για νέες ανακαλύψεις.
Χαρακτηριστικά του νεοανακαλυφθέντος γίγαντα αερίου
Ο HD 143811 AB b είναι ένας κόσμος εντυπωσιακών διαστάσεων, ταξινομημένος ως γίγαντας αερίου με μάζα που υπολογίζεται σε έξι φορές μεγαλύτερη από τον Júpiter, τον μεγαλύτερο πλανήτη στο δικό μας Sistema Solar. Η νεολαία Sua, μόλις 13 εκατομμυρίων ετών, είναι καθοριστικός παράγοντας για την ανίχνευσή της. Με κοσμικούς όρους, αυτή η ηλικία θεωρείται πρόσφατη, πράγμα που σημαίνει ότι ο πλανήτης εξακολουθεί να διατηρεί μεγάλο μέρος της θερμότητας που παράγεται κατά τη διαδικασία σχηματισμού του. Η εκπομπή υπολειπόμενης θερμότητας Essa το κάνει πιο φωτεινό στο υπέρυθρο φάσμα, καθιστώντας ευκολότερη την ορατότητα χρησιμοποιώντας τεχνικές άμεσης απεικόνισης. Η θερμοκρασία στην επιφάνειά του είναι εξαιρετικά υψηλή, υπολογίζεται γύρω στους 769 βαθμούς Celsius, ένα αφιλόξενο περιβάλλον και πολύ διαφορετικό από οτιδήποτε βρίσκεται στο σύστημά μας. Ο συνδυασμός της υψηλής μάζας, της υψηλής θερμοκρασίας και της γειτνίασης με δύο πηγές αστρικής ακτινοβολίας το καθιστά ένα φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη των ακραίων συνθηκών υπό τις οποίες οι πλανήτες μπορούν να σχηματιστούν και να εξελιχθούν σε πολύπλοκα και δυναμικά περιβάλλοντα.
Ο πολύπλοκος τροχιακός χορός του συστήματος
Η τροχιακή δυναμική του συστήματος HD 143811 AB b είναι ένα συναρπαστικό παράδειγμα βαρυτικών αλληλεπιδράσεων. Ο γιγάντιος πλανήτης ολοκληρώνει μια μόνο περιστροφή γύρω από τα δύο αστέρια του σε μια περίοδο περίπου 300 γήινων ετών. Η τροχιά του Sua είναι τεράστια, τοποθετώντας το σε απόσταση περίπου 60 αστρονομικών μονάδων (AU) από το κέντρο μάζας του αστρικού ζεύγους, που ισοδυναμεί με 60 φορές τη μέση απόσταση μεταξύ Terra και Sol. Apesar αυτού του μεγάλου διαχωρισμού, αυτή είναι η πλησιέστερη τροχιά που έχει απεικονιστεί ποτέ για έναν περιφερειακό πλανήτη.
Καθώς ο πλανήτης κάνει το μακρύ του ταξίδι, τα δύο αστέρια φιλοξενούν τον δικό τους τροχιακό χορό, περιστρέφοντας το ένα γύρω από το άλλο με πολύ πιο γρήγορο ρυθμό, με περίοδο μόλις 18 ημερών. Η διαμόρφωση Essa ενός συμπαγούς αστρικού ζεύγους με έναν μακρινό πλανήτη σε σταθερή τροχιά παρέχει πολύτιμα δεδομένα για τους επιστήμονες που μοντελοποιούν τον σχηματισμό και τη σταθερότητα των πλανητικών συστημάτων σε δυαδικές διαμορφώσεις, που είναι κοινές στον γαλαξία μας.
Η μέθοδος ανίχνευσης και επιβεβαίωσης
Η ανακάλυψη του HD 143811 AB b ήταν το αποτέλεσμα σχολαστικής εργασίας ανασκόπησης δεδομένων. Οι ερευνητικές ομάδες ανέλυσαν αρχεία από το Gemini Planet Imager (GPI), ένα όργανο που λειτουργούσε στο τηλεσκόπιο Gemini South, που βρίσκεται στο Chile, μεταξύ 2016 και 2019. Το GPI σχεδιάστηκε ειδικά για να ανιχνεύει το αχνό φως που εκπέμπεται από νεαρούς εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από κοντινά αστέρια.
Μετά το κλείσιμο των λειτουργιών του GPI στο Νότιο Ημισφαίριο, οι επιστήμονες αφοσιώθηκαν στο να χτενίσουν την τεράστια συλλογή δεδομένων του σε αναζήτηση σημάτων που μπορεί να είχαν χαθεί στις αρχικές αναλύσεις. Ένα αχνό σημείο φωτός κοντά στο δυαδικό αστρικό σύστημα τράβηξε την προσοχή των ερευνητών.
Για να επιβεβαιώσουν ότι το αντικείμενο ήταν πράγματι ένας πλανήτης και όχι ένα μακρινό αστέρι φόντου, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν πρόσθετες παρατηρήσεις του Observatório W. M. Keck, στο Havaí. Συγκρίνοντας εικόνες από διαφορετικές εποχές, μπόρεσαν να επαληθεύσουν ότι το σημείο φωτός κινούνταν μαζί με το ζευγάρι των άστρων, επιβεβαιώνοντας τη βαρυτική τους σχέση.
Σημειωτέον, η προσέγγιση της επαναανάλυσης δεδομένων επέτρεψε σε δύο διαφορετικές ερευνητικές ομάδες να καταλήξουν στο ίδιο συμπέρασμα ανεξάρτητα, ενισχύοντας την εγκυρότητα της ανακάλυψης και υπογραμμίζοντας τη σημασία της διατήρησης και επανεξέτασης των αστρονομικών δεδομένων.
Η σπανιότητα των πλανητών σε δυαδικά συστήματα
Αν και περισσότεροι από 6.000 εξωπλανήτες έχουν επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, μόνο ένα μικρό κλάσμα από αυτούς έχει βρεθεί σε τροχιά γύρω από δυαδικά αστρικά συστήματα. Η ανίχνευση αυτών των κόσμων, γνωστών ως περιφερειακών πλανητών, είναι μια σημαντική τεχνική πρόκληση. Η κύρια δυσκολία έγκειται στην έντονη φωτεινότητα των άστρων-ξενιστή, η οποία τείνει να επισκιάσει το αχνό φως που ανακλάται ή εκπέμπεται από οποιονδήποτε συνοδό πλανήτη.
Η τεχνική άμεσης απεικόνισης, που χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση, είναι από τις πιο δύσκολες, αλλά και από τις πιο ανταποδοτικές, καθώς σας επιτρέπει να συλλάβετε φωτόνια που προέρχονται απευθείας από τον πλανήτη. Ωστόσο, είναι κυρίως αποτελεσματικό για γιγάντιους, νεαρούς πλανήτες σε τροχιές μακριά από τα αστέρια τους. Apenas ανακαλύφθηκε μια χούφτα περιφερειακών πλανητών χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο.
Αυτά τα συστήματα είναι εξαιρετικά πολύτιμα για την επιστήμη, καθώς επιτρέπουν την ταυτόχρονη μελέτη αστρικών και πλανητικών τροχιών. Η πολύπλοκη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ τριών σωμάτων (των δύο αστεριών και του πλανήτη) παρέχει ένα αυστηρό πεδίο δοκιμών για θεωρίες σχετικά με τη δυναμική της τροχιάς και το σχηματισμό πλανητών.
Υποθέσεις για πλανητικό σχηματισμό
Η ακριβής διαδικασία που οδήγησε στον σχηματισμό του HD 143811 AB b εξακολουθεί να αποτελεί θέμα συζήτησης μεταξύ των ειδικών. Οι παραδοσιακές θεωρίες σχηματισμού πλανητών αντιμετωπίζουν προκλήσεις όταν προσπαθούν να εξηγήσουν την ύπαρξη γιγάντων αερίων σε τόσο μεγάλες τροχιές εντός δυαδικών συστημάτων.
Μία από τις κύριες υποθέσεις είναι αυτή της βαρυτικής αστάθειας, στην οποία ο δίσκος αερίου και σκόνης που αρχικά περιέβαλλε νεαρά αστέρια κατακερματίστηκε λόγω αστάθειας στη δική του βαρύτητα, οδηγώντας στο σχηματισμό ενός ή περισσότερων γιγάντιων πλανητών σχετικά γρήγορα. Η δυνατότητα Outra είναι το μοντέλο συσσώρευσης πυρήνα, όπου σχηματίζεται πρώτα ένας βραχώδης πυρήνας και στη συνέχεια συσσωρεύεται μια τεράστια ατμόσφαιρα αερίου, ακολουθούμενη από μια μετανάστευση σε μια πιο μακρινή τροχιά λόγω αλληλεπιδράσεων με το δίσκο ή άλλα σώματα.
Οπτικοποίηση και μελλοντικές μελέτες
Για να απεικονίσουν την ανακάλυψη, οι ερευνητές δημιούργησαν μια ακολουθία εικόνων time-lapse που δείχνουν την τροχιακή κίνηση του πλανήτη γύρω από το αστρικό ζεύγος κατά τη διάρκεια των ετών παρατήρησης. Η οπτική καταγραφή Esse όχι μόνο επιβεβαιώνει την τροχιά του πλανήτη, αλλά βοηθά επίσης στη βελτίωση των παραμέτρων της τροχιάς του.
Η επιβεβαίωση του HD 143811 AB b ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές παρατηρήσεις. Οι αστρονόμοι σχεδιάζουν να συνεχίσουν να παρακολουθούν το σύστημα για να χαρτογραφήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την πλήρη τροχιά του. Η λεπτομερής μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics, χρησιμεύει ως βάση για μελλοντική έρευνα σχετικά με τη δημογραφία και τα χαρακτηριστικά των πλανητών σε πολλαπλά αστρικά συστήματα.
Η σημασία του συνδέσμου Scorpius-Centaurus
Η θέση του συστήματος στη συσχέτιση Scorpius-Centaurus είναι το κλειδί για την ανακάλυψη. Η περιοχή Esta είναι η πλησιέστερη περιοχή σχηματισμού αστεριών με μεγάλη μάζα στο Sol και περιέχει χιλιάδες νεαρά αστέρια. Η σχετικά νεαρή ηλικία αυτών των αστεριών σημαίνει ότι όλοι οι πλανήτες που περιστρέφονται γύρω τους θα είναι επίσης νέοι, εκπέμποντας περισσότερη θερμότητα και καθιστώντας τους ευκολότερο στόχο για άμεση ανίχνευση απεικόνισης.