Αστρονόμοι επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ενός πλανήτη ηλικίας μικρότερης του ενός εκατομμυρίου ετών καθιστώντας τον νεότερο γνωστό πλανήτη.
Η επιβεβαίωση έγινε με τη χρήση δεδομένων από αρχεία που χρηματοδοτούνται από τη NASA. Ο πλανήτης, που ονομάζεται Elias 2-24 b εξακολουθεί να περιστρέφεται μέσα στον γενέθλιο δίσκο σκόνης και αερίου από τον οποίο σχηματίστηκε.
«Τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών ήδη δυσκολεύονταν να εξηγήσουν τους προηγούμενους κατόχους του ρεκόρ για τον νεότερο γνωστό πλανήτη — μια τετραπλή ισοβαθμία μεταξύ δύο πλανητών που περιφέρονται γύρω από το άστρο PDS 70 και δύο πλανητών που περιφέρονται γύρω από το άστρο WISPIT 2 — οι οποίοι είναι όλοι ηλικίας άνω των 5 εκατομμυρίων ετών. Ο Elias 2-24 b μάς δείχνει ότι ακόμη και τα καλύτερα μοντέλα σχηματισμού πλανητών που διαθέτουμε εξακολουθούν να μην περιλαμβάνουν ορισμένες σημαντικές διαδικασίες» δήλωσε ο Λούκας Κιέζα καθηγητής στο Instituto de Estudios Astrofísicos στη Χιλή και συν-συγγραφέας της μελέτης.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal Letters» μια ομάδα με επικεφαλής τον Αντρέα Μπερνάρντι υποψήφιο διδάκτορα στο Universidad Diego Portales της Χιλής μελέτησε αρχειακές παρατηρήσεις επτά άστρων που είχαν παρατηρηθεί με τη χρήση στεμματογράφου στο W. M. Keck Observatory στη Χαβάη το οποίο συνεργάζεται με τη NASA στο πλαίσιο συμφωνίας συνεργασίας. Κάθε ένα από αυτά τα άστρα διαθέτει έναν δίσκο γεμάτο σκόνη, αέριο και κομμάτια πάγου και πετρωμάτων ενώ οι δομές και τα κενά στον δίσκο υποδηλώνουν ότι γύρω από τα άστρα ενδέχεται να σχηματίζονται πλανήτες.
Καθώς ο στεμματογράφος μπλοκάρει το φως των άστρων, οι αστρονόμοι αναζήτησαν πιο αμυδρούς πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αυτά και θα μπορούσαν να είναι ενσωματωμένοι στους σκονισμένους δίσκους. Οι πλανήτες που βρίσκονται εκτός του δικού μας ηλιακού συστήματος ονομάζονται εξωπλανήτες.
«Οι πλανήτες θα πρέπει να βρίσκονται μέσα στα κενά επειδή αυτοί τα δημιουργούν καθώς κινούνται μέσα στον δίσκο. Και ακριβώς εκεί βρήκαμε τον Elias 2-24 b» λέει ο Μπερνάρντι.
Ο πλανήτης που περιφέρεται γύρω από το άστρο Elias 2-24 έχει περίπου τη μάζα του Δία ενώ το άστρο βρίσκεται σε απόσταση περίπου 450 ετών φωτός από τη Γη. Η μελέτη αυτού του συστήματος προσφέρει στους επιστήμονες ένα είδος «μηχανής του χρόνου» επιτρέποντάς τους να εξετάσουν πώς μπορεί να έμοιαζε το δικό μας πλανητικό σύστημα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Μια κοσμική «ζώνη κατασκευής»
Τα άστρα γεννιούνται μέσα σε στροβιλιζόμενα νέφη αερίου και σκόνης, περιτριγυρισμένα από πυκνή ομίχλη. Οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω τους σχηματίζονται από το υλικό που περισσεύει, συσσωρεύεται σταδιακά και τελικά διαμορφώνει μια τροχιά γύρω από το άστρο. Ωστόσο, είναι δύσκολο να μελετηθεί ένα νεογέννητο εξωπλανητικό σύστημα επειδή όλη αυτή η σκόνη το καλύπτει.
Οι περισσότεροι εξωπλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα εντοπίστηκαν μέσω της μεθόδου της διάβασης οι οποίες συμβαίνουν όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά από το άστρο του και προκαλεί προσωρινή μείωση στην ποσότητα του φωτός που φτάνει σε εμάς.
Οι διαβάσεις είναι δύσκολο να εντοπιστούν όταν οι πλανήτες είναι ακόμη βαθιά θαμμένοι στη σκόνη ή όταν περιφέρονται σε μεγάλη απόσταση από το άστρο τους. Γι’ αυτό η συντριπτική πλειονότητα των περίπου 6,000 επιβεβαιωμένων εξωπλανητών είναι ηλικίας δισεκατομμυρίων ετών και βρίσκονται πολύ κοντά στα άστρα τους.
Τα σημερινά μοντέλα σχηματισμού πλανητών βασίζονται σε έναν συνδυασμό σύνθετων θεωριών και προσομοιώσεων, καθώς και σε παρατηρήσεις νεαρών άστρων που διαθέτουν δίσκους αλλά στους οποίους η παρουσία πλανητών δεν μπορεί ακόμη να ανιχνευθεί. Η ανακάλυψη και η μελέτη περισσότερων νεογέννητων πλανητών, όπως ο Elias 2-24 b, θα βοηθήσει τους αστρονόμους να βελτιώσουν αυτά τα μοντέλα.
«Ο γαλαξίας δημιουργεί συνεχώς νέα άστρα και πλανήτες, επομένως υπάρχουν αντικείμενα σε κάθε στάδιο της εξέλιξής τους. Αυτό σημαίνει ότι, θεωρητικά, μπορούμε να δούμε ολόκληρη τη διαδικασία, όμως υπάρχει ένα μεγάλο κενό σε όσα μπορούν να ανιχνεύσουν τα περισσότερα τηλεσκόπια. Αυτή τη στιγμή είμαστε σε μεγάλο βαθμό “τυφλοί” απέναντι σε αυτούς τους νεογέννητους πλανήτες» λέει ο Κιέζα.
Συνδέοντας τα κομμάτια του παζλ
Η επιβεβαίωση με τη χρήση δεδομένων από το Keck λύνει ένα μυστήριο που προβλημάτιζε τους αστρονόμους εδώ και μια δεκαετία. Περίπου πριν από δέκα χρόνια, παρατηρήσεις από το ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) στη Χιλή έδειξαν ένα κενό στον σκονισμένο δίσκο του νεαρού άστρου. Στη συνέχεια, το Very Large Telescope στη Χιλή εντόπισε ένα αμυδρό σημείο φωτός μέσα σε αυτό το κενό.
Οι αστρονόμοι συζητούσαν αν θα μπορούσε να είναι πλανήτης. Σύμφωνα με τις θεωρίες για τον σχηματισμό των πλανητών τέτοια κενά εμφανίζονται πολύ νωρίς και σε πολύ μεγάλη απόσταση από τα άστρα τους ώστε να έχει προλάβει να σχηματιστεί ένας πλανήτης.
Τα σημερινά μοντέλα προβλέπουν ότι χρειάζονται περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί ένας πλανήτης στο μέγεθος του Δία στην απόσταση που βρίσκεται ο Δίας από τον Ήλιο — δηλαδή σε απόσταση λίγο μεγαλύτερη από πέντε φορές την απόσταση Γης-Ήλιου — και ακόμη περισσότερο χρόνο αν ο πλανήτης βρίσκεται πιο μακριά.
Ωστόσο η φωτεινή κουκκίδα που είχαν εντοπίσει βρισκόταν σε απόσταση 55 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση Γης-Ήλιου από το άστρο της και ήδη παρουσίαζε συμπεριφορά που έδειχνε ότι επρόκειτο για έναν πλανήτη σε διαδικασία σχηματισμού.
Έτσι η ερευνητική ομάδα αναζήτησε ξανά στο Αρχείο του Παρατηρητηρίου Keck, μια συνεργασία που χρηματοδοτείται από τη NASA μεταξύ του Παρατηρητηρίου Keck και του NASA Exoplanet Science Institute στο Caltech/IPAC, το ίδιο μικρό σημείο φωτός. Το εντόπισαν σε παρατηρήσεις που είχαν πραγματοποιηθεί το 2018 και το 2020.
Συνδύασαν τις παρατηρήσεις μεταξύ τους, ώστε να αναλύσουν την κίνησή του με την πάροδο του χρόνου. Διαπίστωσαν ότι συμπεριφερόταν περισσότερο σαν πλανήτης παρά σαν σφάλμα στην απεικόνιση ή σαν άστρο του υποβάθρου και, τελικά, επιβεβαίωσαν ότι πρόκειται για τον Elias 2-24 b.
«Συνήθως ακούμε για τηλεσκόπια που λειτουργούν ξεχωριστά, όμως αυτή η επιβεβαίωση κατέστη δυνατή μόνο χάρη στη χρήση πολλών τηλεσκοπίων σε συνδυασμό. Ο Elias 2-24 b βρίσκεται στα όρια των δυνατοτήτων των σημερινών τηλεσκοπίων, αλλά με νέα όργανα, όπως το Nancy Grace Roman Space Telescope της NASA, τέτοιου είδους ανιχνεύσεις θα πρέπει να γίνουν ευκολότερες» εξηγεί ο Μπερνάρντι.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Roman, το οποίο μόλις εκτοξεύθηκε στις 30 Αυγούστου, διαθέτει ακόμη ισχυρότερο στεμματογράφο και μπορεί να εντοπίζει πλανήτες που είναι πολύ πιο δύσκολο να παρατηρηθούν από άλλα τηλεσκόπια.
Χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνική, το Roman θα μπορούσε να εντοπίσει πλανήτες σε πολύ μικρότερες τροχιές, συμπεριλαμβανομένων πραγματικών αναλόγων του Δία, οι οποίοι σήμερα είναι αδύνατο να παρατηρηθούν μέσα από την έντονη λάμψη των άστρων τους. Ο Elias 2-24 b βρίσκεται περίπου 10 φορές πιο μακριά από το άστρο του.
«Αυτή είναι μόνο η αρχή μιας νέας εποχής ανακαλύψεων. Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι, χάρη στη σύγχρονη τεχνολογία, μπορούμε πραγματικά να παρακολουθήσουμε τον σχηματισμό ενός πλανήτη σε εξέλιξη, και το Roman θα ανεβάσει την αναζήτηση πλανητών σε ένα εντελώς νέο επίπεδο» εξηγεί ο Κιέζα.
