Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακοίνωσε την ταυτοποίηση ενός νέου υποψήφιου εξωπλανήτη, ονόματι HD 137010 b, ο οποίος μοιράζεται εντυπωσιακά παρόμοια χαρακτηριστικά με τον Terra. Localizado περίπου 146 έτη φωτός μακριά, αυτός ο κόσμος έχει ακτίνα μόλις 6% μεγαλύτερη από αυτή του πλανήτη μας και περιφέρεται γύρω από ένα άστρο K νάνο, το οποίο είναι ελαφρώς ψυχρότερο και λιγότερο μάζα από το Sol. Η ανακάλυψη, που περιγράφεται λεπτομερώς στο επιστημονικό περιοδικό Astrophysical Journal Letters, έγινε από την εκ νέου ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν το 2017 από την αποστολή K2 του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler της NASA. Αυτό που κάνει αυτό το εύρημα ιδιαίτερα υποσχόμενο είναι η τοποθεσία του, με εκτιμώμενη 50% πιθανότητα να βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του αστέρα του, μια περιοχή όπου οι συνθήκες θερμοκρασίας θα μπορούσαν να επιτρέψουν την ύπαρξη υγρού νερού σε επιφανειακή κατάσταση, ένα συστατικό που θεωρείται θεμελιώδες για την εμφάνιση της ζωής όπως τη γνωρίζουμε.
Η τροχιακή περίοδος του HD 137010 b υπολογίζεται σε 355 ημέρες, μια τιμή εξαιρετικά κοντά στο γήινο έτος των 365 ημερών, γεγονός που υποδηλώνει έναν εποχιακό κύκλο δυνητικά παρόμοιο με τον δικό μας. Η ανίχνευση κατέστη δυνατή από ένα μόνο συμβάν διέλευσης, μια σύντομη μείωση του φωτός του αστεριού που διήρκεσε περίπου 10 ώρες, που καταγράφηκε κατά τη διάρκεια της εκστρατείας 15 της αποστολής K2. Το διακριτικό σήμα Este απαιτούσε χρόνια επικύρωσης από ομάδες από διαφορετικές χώρες για να αποκλειστούν άλλες πιθανότητες και να επιβεβαιωθεί η πλανητική φύση του αντικειμένου.
Η σχετική εγγύτητα του αστρικού συστήματος και η φωτεινότητα του αστέρα-ξενιστή του είναι σημαντικά πλεονεκτήματα για μελλοντικές έρευνες. Τα χαρακτηριστικά Essas διευκολύνουν τις επακόλουθες παρατηρήσεις με επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια, τα οποία θα μπορούν να αναλύουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη αναζητώντας βιουπογραφές, χημικούς δείκτες που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν την παρουσία βιολογικής δραστηριότητας. Η ανακάλυψη ενισχύει την αξία της επανεξέτασης των αρχείων δεδομένων από προηγούμενες διαστημικές αποστολές, οι οποίες συνεχίζουν να αποκαλύπτουν μυστικά του σύμπαντος.
Η μέθοδος διέλευσης και η επικύρωση σήματος
Η τεχνική που χρησιμοποιείται για την εύρεση του HD 137010 b είναι γνωστή ως μέθοδος διέλευσης, μία από τις πιο αποτελεσματικές στην αναζήτηση πλανητών εκτός του ηλιακού μας συστήματος. Η διαδικασία συνίσταται στη συνεχή παρακολούθηση της φωτεινότητας ενός άστρου και στην ανίχνευση μικρών σταγόνων στη φωτεινότητά του, που συμβαίνουν όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά του από τη δική μας οπτική γωνία.
Στην περίπτωση αυτού του υποψηφίου, το σήμα ήταν εξαιρετικά αδύναμο λόγω του μικρού του μεγέθους, συγκρίσιμου με αυτό του Terra, και της μεγάλης τροχιάς του. Η επικύρωση του ευρήματος ήταν μια περίπλοκη διαδικασία που περιλάμβανε την εξάλειψη άλλων φαινομένων που θα μπορούσαν να μιμηθούν μια πλανητική διέλευση, όπως η παρουσία συντρόφων αστέρων ή οι διακυμάνσεις στην ίδια την αστρική δραστηριότητα.
Η συμμετοχή της επιστήμης του πολίτη στη διαδικασία
Μια αξιοσημείωτη πτυχή αυτής της ανακάλυψης ήταν η συμβολή των επιστημόνων πολιτών στην αρχική φάση ανάλυσης. Ο Voluntários, συμπεριλαμβανομένου ενός μαθητή γυμνασίου, εξέτασε δημόσια δεδομένα από το τηλεσκόπιο Kepler και ήταν ο πρώτος που επισήμανε το ύποπτο συμβάν διέλευσης. Η συνεργασία Essa καταδεικνύει την αυξανόμενη σημασία των προγραμμάτων που εμπλέκουν το κοινό σε έργα επιστημονικής έρευνας αιχμής.
Μετά από προκαταρκτική ταυτοποίηση, ομάδες επαγγελματιών ερευνητών ανέλαβαν την εργασία, εφαρμόζοντας στατιστικά μοντέλα και αυστηρή ανάλυση για να επιβεβαιώσουν τα χαρακτηριστικά του υποψήφιου πλανήτη και την τροχιά του. Η συνέργεια μεταξύ του άγρυπνου ματιού των εθελοντών και της τεχνογνωσίας των αστρονόμων ήταν κρίσιμη, έτσι ώστε το λεπτό σήμα να μην περάσει απαρατήρητο στα τεράστια αρχεία δεδομένων.
Λεπτομέρειες του host star HD 137010
Το αστέρι στο κέντρο αυτού του συστήματος, HD 137010, ταξινομείται ως νάνος Κ.
Όντας πιο δροσερή, η κατοικήσιμη ζώνη του βρίσκεται πιο κοντά στο αστέρι σε σύγκριση με το ηλιακό μας σύστημα. Η ροή ακτινοβολίας που δέχεται ο πλανήτης HD 137010 b είναι περίπου το 29% αυτού που λαμβάνει το Terra από το Sol, το οποίο τον τοποθετεί στο εξωτερικό άκρο της λεγόμενης συντηρητικής κατοικήσιμης ζώνης.
Ένα άλλο πλεονέκτημα των νάνων Κ είναι ότι εκπέμπουν λιγότερη ακτινοβολία υψηλής ενέργειας, όπως ακτίνες Χ και υπεριώδεις ακτίνες, σε σύγκριση με τους κόκκινους νάνους, τον πιο κοινό αστρικό τύπο στον γαλαξία. Essa χαμηλότερη εκπομπή επιβλαβούς ακτινοβολίας αυξάνει τις πιθανότητες ένας κοντινός πλανήτης να διατηρήσει την ατμόσφαιρά του για δισεκατομμύρια χρόνια, ένας ουσιαστικός παράγοντας για τη διατήρηση σταθερών συνθηκών στην επιφάνεια.
Πιθανές συνθήκες στην επιφάνεια του πλανήτη
Τα χαρακτηριστικά του HD 137010 b το τοποθετούν σε μια συναρπαστική κατηγορία, με ένα προφίλ που συνδυάζει χαρακτηριστικά των Terra και Marte. Το μέγεθος Seu υποδηλώνει μια βραχώδη σύνθεση, παρόμοια με αυτή του κόσμου μας. Contudo, η μεγαλύτερη απόσταση από το αστέρι του και η χαμηλότερη ροή ακτινοβολίας που λαμβάνεται υποδηλώνει ότι οι μέσες θερμοκρασίες του θα ήταν σημαντικά χαμηλότερες.
Χωρίς πυκνή ατμόσφαιρα για τη συγκράτηση της θερμότητας, οι αρχικές εκτιμήσεις δείχνουν ότι η θερμοκρασία της επιφάνειας θα μπορούσε να πέσει κάτω από τους -70°C. Ωστόσο, η παρουσία μιας ατμόσφαιρας πλούσιας σε αέρια θερμοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο, θα μπορούσε να αυξήσει δραστικά αυτή τη θερμοκρασία, καθιστώντας δυνατή την ύπαρξη υγρού νερού.
Ο προσδιορισμός της ατμοσφαιρικής σύνθεσης θα είναι το επόμενο μεγάλο βήμα για την αξιολόγηση των πραγματικών δυνατοτήτων της για ζωή. Η λεπτή ισορροπία μεταξύ της θερμοκρασίας, της ατμοσφαιρικής πίεσης και της χημικής σύνθεσης θα καθορίσει εάν το HD 137010 b είναι ένας παγωμένος, αδρανής κόσμος ή μια όαση με τη δυνατότητα να φιλοξενεί ζωή.
Για αυτούς τους λόγους, ο πλανήτης θεωρείται ένας από τους σημαντικότερους στόχους για μελλοντικές αποστολές ατμοσφαιρικού χαρακτηρισμού. Η δυνατότητα μελέτης ενός κόσμου τόσο παρόμοιου με τον Terra σε μέγεθος και περίοδο τροχιάς, αλλά υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού, προσφέρει ένα φυσικό εργαστήριο για την κατανόηση των ορίων της πλανητικής κατοικιμότητας.
Συγκρίσεις με άλλους γνωστούς εξωπλανήτες
Ο HD 137010 b ξεχωρίζει σε σύγκριση με άλλους δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες που έχουν ήδη ανακαλυφθεί. Muitos των βραχωδών κόσμων που βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη περιστρέφονται γύρω από τους κόκκινους νάνους αστέρες, οι οποίοι, παρά το γεγονός ότι είναι πολυάριθμοι, παρουσιάζουν σημαντικές προκλήσεις στη ζωή, όπως βίαιες αστρικές εκλάμψεις και παλιρροιακό κλείδωμα, όπου ο πλανήτης δείχνει πάντα το ίδιο πρόσωπο στο αστέρι. Το γεγονός ότι το HD 137010 b περιφέρεται γύρω από ένα πιο σταθερό αστέρι παρόμοιο με το Sol το κάνει πιο κοντινό ανάλογο του Terra. Além Επιπλέον, άλλοι υποψήφιοι γύρω από αστέρια παρόμοια με τα Sol, όπως το Kepler-186f, περιφέρονται γύρω από πολύ πιο μακρινά και αμυδρά αστέρια, γεγονός που καθιστά εξαιρετικά δύσκολη την ανάλυση της ατμόσφαιράς τους με την τρέχουσα τεχνολογία. Η σχετική εγγύτητα και η φωτεινότητα του αστέρα HD 137010 προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία για λεπτομερείς μελέτες που δεν είναι εφικτές για τα περισσότερα άλλα γνωστά συστήματα. Η μεγάλη τροχιά σχεδόν ενός έτους είναι επίσης σπάνια, καθώς οι περισσότεροι εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν με τη μέθοδο της διέλευσης έχουν πολύ μικρότερες τροχιές, καθιστώντας ευκολότερο τον εντοπισμό πολλαπλών διελεύσεων σε μια σύντομη περίοδο παρατήρησης.
Το μέλλον των παρατηρήσεων και η αναζήτηση βιουπογραφών
Η επιβεβαίωση και ο χαρακτηρισμός του HD 137010 b θα εξαρτηθεί από μελλοντικές παρατηρήσεις. Το πρώτο βήμα θα είναι η προσπάθεια καταγραφής μιας νέας διέλευσης του πλανήτη, η οποία θα επιβεβαίωνε οριστικά την ύπαρξή του και θα βελτιώσει τις μετρήσεις της τροχιακής περιόδου και του μεγέθους του. Τα διαστημόπλοια Missões όπως το Telescópio Espacial James Webb (JWST) έχουν την ικανότητα να αναλύουν το φως των αστεριών που διέρχεται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης. Η τεχνική Essa, που ονομάζεται φασματοσκοπία μετάδοσης, μπορεί να αποκαλύψει τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας, προσδιορίζοντας την παρουσία αερίων όπως υδρατμοί, μεθάνιο και οξυγόνο. Η ανίχνευση ορισμένων συνδυασμών αερίων, ιδιαίτερα οξυγόνου και μεθανίου μαζί, θα θεωρηθεί ισχυρή βιουπογραφή, ένας δελεαστικός υπαινιγμός της παρουσίας βιολογικών διεργασιών. Além από το JWST, μελλοντικά παρατηρητήρια, όπως το προγραμματισμένο Habitable Worlds Observatory της NASA, μπορεί να είναι σε θέση να απεικονίζουν απευθείας πλανήτες όπως ο HD 137010 b, διαχωρίζοντας το φως τους από το φως του άστρου τους και επιτρέποντας ακόμη πιο λεπτομερή ανάλυση της επιφάνειας και της ατμόσφαιράς τους.
Συνέπειες της ανακάλυψης
Η αναγνώριση του HD 137010 b ενισχύει την ιδέα ότι οι πλανήτες μεγέθους Terra σε τροχιές παρόμοιες με τις δικές μας γύρω από αστέρια παρόμοια με Sol μπορεί να μην είναι τόσο σπάνιοι όσο πιστεύαμε προηγουμένως. Cada νέα ανακάλυψη σαν αυτή μας φέρνει πιο κοντά στο να απαντήσουμε σε ένα από τα βαθύτερα ερωτήματα της ανθρωπότητας: είμαστε μόνοι στο σύμπαν;