Οι αστρονόμοι μπερδεμένοι από τον «Πλανήτη που δεν πρέπει να υπάρχει»

Η αναζήτηση πλανητών εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος – εξωπλανήτες – είναι ένα από τα πιο ταχέως αναπτυσσόμενα πεδία στην αστρονομία. Τις τελευταίες δεκαετίες, περισσότεροι από 5.000 εξωπλανήτες έχουν εντοπιστεί και οι αστρονόμοι υπολογίζουν τώρα ότι κατά μέσο όρο υπάρχει τουλάχιστον ένας πλανήτης ανά αστέρι στον γαλαξία μας.

Πολλές τρέχουσες ερευνητικές προσπάθειες στοχεύουν στην ανίχνευση πλανητών που μοιάζουν με τη Γη κατάλληλους για ζωή. Αυτές οι προσπάθειες επικεντρώνονται στα λεγόμενα αστέρια της «κύριας ακολουθίας» όπως ο Ήλιος μας – αστέρια που τροφοδοτούνται από τη σύντηξη ατόμων υδρογόνου σε ήλιο στους πυρήνες τους και παραμένουν σταθερά για δισεκατομμύρια χρόνια. Περισσότερο από το 90% όλων των γνωστών εξωπλανητών μέχρι στιγμής έχουν εντοπιστεί γύρω από αστέρια της κύριας ακολουθίας.

Ως μέρος μιας διεθνούς ομάδας αστρονόμων, μελετήσαμε ένα αστέρι που μοιάζει πολύ με τον Ήλιο μας σε δισεκατομμύρια χρόνια, και βρήκαμε ότι έχει έναν πλανήτη τον οποίο με κάθε δικαίωμα θα έπρεπε να είχε καταβροχθίσει. Σε


έρευνα


που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature, παρουσιάζουμε το παζλ της ύπαρξης αυτού του πλανήτη – και προτείνουμε μερικές πιθανές λύσεις.

Μια ματιά στο μέλλον μας: κόκκινα αστέρια γίγαντες

Ακριβώς όπως οι άνθρωποι, τα αστέρια υφίστανται αλλαγές καθώς γερνούν. Μόλις ένα αστέρι έχει καταναλώσει όλο το υδρογόνο του στον πυρήνα, ο πυρήνας του αστέρα συρρικνώνεται και το εξωτερικό περίβλημα διαστέλλεται καθώς το αστέρι ψύχεται.

Σε αυτή τη φάση του «κόκκινου γίγαντα» της εξέλιξης, τα αστέρια μπορούν να αυξηθούν σε περισσότερο από 100 φορές το αρχικό τους μέγεθος. Όταν συμβεί αυτό στον Ήλιο μας, σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, αναμένουμε ότι θα μεγαλώσει τόσο πολύ που θα καταβροχθίσει τον Ερμή, την Αφροδίτη και πιθανώς τη Γη.

Τελικά, ο πυρήνας γίνεται αρκετά ζεστός ώστε το αστέρι να αρχίσει να συντήκει ήλιο. Σε αυτό το στάδιο το αστέρι συρρικνώνεται περίπου 10 φορές το αρχικό του μέγεθος και συνεχίζει να καίγεται σταθερά για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια.

Γνωρίζουμε εκατοντάδες πλανήτες που περιφέρονται γύρω από τα κόκκινα γιγάντια αστέρια. Ένα από αυτά ονομάζεται


8 Ursae Minoris β


ένας πλανήτης με γύρω από τη μάζα του Δία σε τροχιά που τον κρατά μόνο περίπου τη μισή απόσταση από το αστέρι του όσο η Γη από τον Ήλιο.

Ο πλανήτης ανακαλύφθηκε το 2015 από μια ομάδα Κορεατών αστρονόμων χρησιμοποιώντας την τεχνική «Doppler wobble», η οποία μετρά τη βαρυτική έλξη του πλανήτη στο αστέρι. Το 2019, η Διεθνής Αστρονομική Ένωση


μεταγλωττισμένη


το αστέρι Baekdu και ο πλανήτης Halla, μετά τα ψηλότερα βουνά της κορεατικής χερσονήσου.

Ένας πλανήτης που δεν πρέπει να είναι εκεί

Ανάλυση νέων δεδομένων σχετικά με το Baekdu που συλλέγονται από το Transiting Exoplanet Survey Satellite της NASA (


TESS


) το διαστημικό τηλεσκόπιο έδωσε μια εκπληκτική ανακάλυψη. Σε αντίθεση με άλλους κόκκινους γίγαντες που βρήκαμε να φιλοξενούν εξωπλανήτες σε κοντινές τροχιές, το Baekdu έχει ήδη αρχίσει να συντήκει ήλιο στον πυρήνα του.

Χρησιμοποιώντας τις τεχνικές του


αστεροσεισμολογία, η οποία μελετά τα κύματα μέσα στα αστέρια


, μπορούμε να προσδιορίσουμε τι υλικό καίει ένα αστέρι. Για το Baekdu, οι συχνότητες των κυμάτων έδειξαν ξεκάθαρα ότι έχει αρχίσει να καίει ήλιο στον πυρήνα του.

Η ανακάλυψη ήταν μπερδεμένη: αν το Baekdu καίει ήλιο, θα έπρεπε να ήταν πολύ μεγαλύτερο στο παρελθόν – τόσο μεγάλο που θα έπρεπε να έχει καταβροχθίσει τον πλανήτη Halla. Πώς είναι δυνατόν να επιζήσει η Χάλλα;

Όπως συμβαίνει συχνά στην επιστημονική έρευνα, ο πρώτος τρόπος δράσης ήταν να αποκλειστεί η πιο ασήμαντη εξήγηση: ότι η Halla δεν υπήρξε ποτέ πραγματικά.

Πράγματι, μερικές φαινομενικές ανακαλύψεις πλανητών που περιφέρονται γύρω από κόκκινους γίγαντες χρησιμοποιώντας την τεχνική Doppler ταλάντωσης έχουν αποδειχθεί αργότερα ότι είναι ψευδαισθήσεις


που δημιουργούνται από μακροχρόνιες διακυμάνσεις στη συμπεριφορά του ίδιου του άστρου


.

Ωστόσο, οι επακόλουθες παρατηρήσεις απέκλεισαν ένα τέτοιο ψευδώς θετικό σενάριο για τον Halla. Το σήμα Doppler από το Baekdu παρέμεινε σταθερό τα τελευταία 13 χρόνια και η προσεκτική μελέτη άλλων δεικτών δεν έδειξε άλλη πιθανή εξήγηση για το σήμα. Το Halla είναι πραγματικό – κάτι που μας επιστρέφει στο ερώτημα πώς επέζησε από την κατάρρευση.

Δύο αστέρια γίνονται ένα: ένα πιθανό σενάριο επιβίωσης

Έχοντας επιβεβαιώσει την ύπαρξη του πλανήτη, φτάσαμε σε δύο σενάρια που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την κατάσταση που βλέπουμε με τον Baekdu και τον Halla.

Τουλάχιστον τα μισά αστέρια στον γαλαξία μας δεν σχηματίστηκαν μεμονωμένα όπως ο Ήλιος μας, αλλά αποτελούν μέρος δυαδικών συστημάτων. Αν το Baekdu ήταν κάποτε ένα δυαδικό αστέρι, η Halla μπορεί να μην αντιμετώπισε ποτέ τον κίνδυνο να καταποντιστεί.

Μια συγχώνευση αυτών των δύο αστεριών μπορεί να εμπόδισε τη διαστολή οποιουδήποτε αστεριού σε ένα μέγεθος αρκετά μεγάλο ώστε να καταπιεί τον πλανήτη Halla. Εάν ένα αστέρι γινόταν από μόνο του κόκκινος γίγαντας, θα είχε καταβροχθίσει το Halla – ωστόσο, εάν συγχωνευόταν με ένα συνοδό αστέρι θα πηδούσε κατευθείαν στη φάση της καύσης ηλίου χωρίς να γίνει αρκετά μεγάλο για να φτάσει στον πλανήτη.

Εναλλακτικά, το Halla μπορεί να είναι ένας σχετικά νεογέννητος πλανήτης. Η βίαιη σύγκρουση μεταξύ των δύο αστεριών μπορεί να έχει δημιουργήσει ένα σύννεφο αερίου και σκόνης από το οποίο θα μπορούσε να σχηματιστεί ο πλανήτης. Με άλλα λόγια, ο πλανήτης Halla μπορεί να είναι ένας πρόσφατα γεννημένος πλανήτης «δεύτερης γενιάς».

Όποια εξήγηση και αν είναι σωστή, η ανακάλυψη ενός κοντινού πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα κόκκινο γίγαντα αστέρι που καίει ήλιο δείχνει ότι η φύση βρίσκει τρόπους για να εμφανίζονται εξωπλανήτες σε μέρη όπου δεν τους περιμέναμε.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από




Η συζήτηση




με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το




πρωτότυπο άρθρο




.