Το Χαμπλ ανακαλύπτει εξωπλανήτη με τροχιά παρόμοια του υποθετικού "9ου Πλανήτη”

Το Χαμπλ ανακαλύπτει εξωπλανήτη με τροχιά παρόμοια του υποθετικού "9ου Πλανήτη”

Για πρώτη φορά που οι αστρονόμοι, μεταξύ των οποίων και ο Paul Kalas καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Μπέρκλεϋ (ΗΠΑ) και συνεργαζόμενος ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής – ΙΤΕ,  μπόρεσαν να μετρήσουν την κίνηση ενός τεράστιου πλανήτη που μοιάζει με Δία ο οποίος περιστρέφεται σε τροχιά πολύ μακριά από ένα διπλό σύστημα αστέρων και τον ορατό δίσκο σκόνης και αερίου μέσα στον οποίο αυτά βρίσκονται. Ο δίσκος είναι παρόμοιος με τη ζώνη Kuiper του Ηλιακού μας συστήματος, η οποία βρίσκεται πιο μακριά από τον πλανήτη Ποσειδώνα και αποτελείται από μικρά, παγωμένα σώματα. Στο δικό μας ηλιακό σύστημα, ο άγνωστος “ένατος πλανήτης” θα βρισκόταν επίσης πολύ έξω από τη ζώνη Kuiper σε μια παρομοίως περίεργη τροχιά. Αν και η αναζήτηση του πλανήτη “9” συνεχίζεται, η ανακάλυψη του συγκεκριμένου εξωπλανήτη είναι απόδειξη ότι τέτοιες τροχιές είναι εφικτές. 

«Αυτό το σύστημα παρουσιάζει μια εν δυνάμει μοναδική σύγκριση με το ηλιακό μας σύστημα», εξήγησε ο κύριος συγγραφέας της δημοσίευσης, Meiji Nguyen του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. «Είναι πολύ μακριά από τα κεντρικά αστέρια του σε μια εκκεντρική και εξαιρετικά ευθυγραμμισμένη τροχιά, ακριβώς όπως και η πρόβλεψη για τον πλανήτη “9”. Η ύπαρξή του θέτει το ερώτημα πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν αυτοί οι πλανήτες για να καταλήξουν σε αυτές τις παράξενες τροχιές". 

Το σύστημα όπου βρίσκεται αυτός ο αέριος γίγαντας έχει ηλικία μόλις 15 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό υποδηλώνει ότι ο Πλανήτης Εννέα του ηλιακού μας συστήματος - εάν υπάρχει - θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί πολύ νωρίς στην ζωή του ηλιακού μας συστήματος το οποίο έχει ηλικία 4,6 δισεκατομμυρίων ετών. 

Μια μοναδική τροχιά
 
Ο εξωπλανήτης με μάζα 11 φορές αυτή του Δία που ονομάζεται HD106906b, ανακαλύφθηκε το 2013 με τα τηλεσκόπια Magellan στο Παρατηρητήριο Las Campanas στην έρημο Atacama της Χιλής. Ωστόσο, οι αστρονόμοι δεν ήξεραν τίποτα για την τροχιά του πλανήτη. Αυτό απαιτούσε κάτι που μόνο το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble μπορούσε να κάνει: να συλλέξει πολύ ακριβείς μετρήσεις της κίνησής του για πάνω από 14 χρόνια με εξαιρετική ακρίβεια Η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από το αρχείο του Hubble που παρείχαν στοιχεία για αυτήν την κίνηση. 

Ο εξωπλανήτης βρίσκεται πολύ μακριά από το ζεύγος φωτεινών, νεαρών αστεριών - περισσότερο από 730 φορές την απόσταση Γης Ήλιου ή περίπου 11 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτή η μεγάλη απόσταση έκανε πολύ δύσκολο τον προσδιορισμό της, περιόδου 15.000 ετών, τροχιάς του σε ένα τόσο σχετικά μικρό χρονικό διάστημα παρατηρήσεων με το Χαμπλ. Ο πλανήτης κινείται πολύ αργά κατά μήκος της τροχιάς του, δεδομένης της ασθενούς βαρυτικής έλξης του ζεύγους των κεντρικών αστεριών του, μια που αυτά είναι μακριά του. 

Η ομάδα των αστρονόμων που μελέτησαν τα δεδομένα έμεινε έκπληκτη όταν διαπίστωσε ότι ο απομακρυσμένος αυτός κόσμος έχει μια τροχιά τόσο επιμήκη και εξωτερικά από τον δίσκο σκόνης και αερίου που περιβάλλει τα διπλό σύστημα αστέρων. Ο ίδιος ο δίσκος είναι πολύ ασυνήθιστος, ίσως λόγω της βαρυτικής έλξης του πλανήτη.
 
Πώς έφτασε εκεί;
 
Πώς έφτασε όμως ο εξωπλανήτης σε μια τόσο μακρινή και παράξενα κεκλιμένη τροχιά; Η επικρατούσα θεωρία είναι ότι σχηματίστηκε πολύ πιο κοντά στα δύο αστέρια του, περίπου τρεις φορές την απόσταση Γης  Ήλιου. Αλλά η τριβή που αισθάνθηκε ο πλανητης κατά την κίνησή του μέσα στο δίσκο αερίου του συστήματος προκάλεσε την τροχιά του να μετακινηθεί προς τα μέσα προς το διπλό σύστημα αστεριών. Η βαρυτική επίδραση από το περιστρεφόμενο αστρικό ζεύγος τον εξώθησε στη συνέχεια σε μια έκκεντρη τροχιά που τον έδιωξε σχεδόν έξω από το σύστημα, στο κενό του διαστρικού χώρου. Στη συνέχεια, ένα κοντινό περαστικό αστέρι έξω από το διπλό σύστημα σταθεροποίησε την τροχιά του εξωπλανήτη και τον εμπόδιζε να απομακρυνθεί. 

Χρησιμοποιώντας ακριβείς μετρήσεις απόστασης και κίνησης από το τηλεσκόπιο Γαία της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, οι πιθανοί περαστικοί αστέρες εντοπίστηκαν το 2019 από τα μέλη της ομάδας, Robert De Rosa ερευνητή στο ESO (Χιλή) και Paul Kalas καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Μπέρκλεϋ (ΗΠΑ) και συνεργαζόμενο ερευνητή στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής – ΙΤΕ (Ελλάδα).
 
Ένας ακατάστατος δίσκος
 
Σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε το 2015, ο Kalas ηγήθηκε μιας ομάδας που βρήκε ενδείξεις για τη συμπεριφορά του πλανήτη: ο δίσκος αερίου και σκόνης του συστήματος είναι έντονα ασύμμετρος, αντί να έχει μια κυκλική μορφή τύπου «πίτσας». Η μία πλευρά του δίσκου είναι περικομμένη σε σχέση με την αντίθετη πλευρά, και επίσης διαταράσσεται κάθετα αντί να περιορίζεται σε ένα λεπτό επίπεδο όπως φαίνεται στην αντίθετη πλευρά των αστεριών.
 
«Η ιδέα είναι ότι κάθε φορά που ο πλανήτης φτάνει στην πλησιέστερη προσέγγισή του στο διπλό αστέρι, ανακατεύει το υλικό στο δίσκο», εξηγεί η De Rosa. "Έτσι, κάθε φορά που ο πλανήτης περνά, κόβει τον δίσκο και τον ωθεί προς τα πάνω από τη μία πλευρά. Αυτό το σενάριο έχει εξεταστεί με αριθμητικές προσομοιώσεις αυτού του συστήματος με τον πλανήτη σε παρόμοια τροχιά - αυτό έγινε πριν γίνει γνωστή ποια ήταν η τροχιά του πλανήτη."
 
«Είναι σαν να φτάνεις στη σκηνή ενός αυτοκινητιστικού δυστυχήματος και προσπαθείς να ανακατασκευάσεις τι συνέβη», εξήγησε ο Kalas. «Είναι τα διερχόμενα αυτά αστέρια αυτά που επηρέασαν τον πλανήτη, και στη συνέχεια ο πλανήτης διαταράσσει τον δίσκο; Είναι το κεντρικό διπλό σύστημα αστεριών στο κέντρο που διατάραξε πρώτα τον πλανήτη και στη συνέχεια τον δίσκο; Ή μήπως τα διερχόμενα αστέρια διατάραξαν τόσο τον πλανήτη όσο και τον δίσκο ταυτόχρονα; Αυτό είναι αστυνομικό έργο μυστηρίου, όπου συλλέγοντας τα στοιχεία που πρέπει να βρούμε μερικές εύλογες απαντήσεις για το τι συνέβη."
 
Ένα παράδειγμα για τον Πλανήτη «9»;
 
Αυτό το σενάριο για την περίεργη τροχιά του HD106906b είναι παρόμοιο με αυτό που μπορεί να έχει προκαλέσει τον υποθετικό Πλανήτη «9» να καταλήξει στα εξωτερικά άκρα του δικού μας ηλιακού συστήματος, πολύ πέρα από την τροχιά των άλλων πλανητών και πέρα από τη ζώνη Kuiper. Ο Πλανήτης «9» θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και να εκδιώχτηκε λόγω των αλληλεπιδράσεών του με τον Δία. Ωστόσο, ο Δίας πιθανότατα θα είχε εκδιώξει τον Πλανήτη «9» πολύ πιο πέρα από τον Πλούτωνα. Τα διερχόμενα αστέρια μπορεί να έχουν σταθεροποιήσει την τροχιά του πλανήτη που εκδιώχθηκε, ωθώντας την μακριά από τον Δία και τους άλλους πλανήτες του εσωτερικού ηλιακού συστήματος.
 
«Είναι σαν να έχουμε μια μηχανή του χρόνου για το δικό μας ηλιακό σύστημα που μας πηγαίνει πίσω 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια για να δούμε τι μπορεί να είχε συμβεί όταν το νεαρό ηλιακό μας σύστημα ήταν δυναμικά ενεργό και όλα ήταν αρκετά πιο διαταραγμένα», ανάφερε ο Kalas.
 
Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι έχουν μόνο περιστασιακά στοιχεία για το Πλανήτη «9». Βρήκαν ένα σύμπλεγμα μικρών ουράνιων σωμάτων πέρα από τον Ποσειδώνα που κινούνται σε ασυνήθιστες τροχιές σε σύγκριση με το υπόλοιπο ηλιακό μας σύστημα. Αυτή η διάταξη, όπως λένε ορισμένοι αστρονόμοι, υποδηλώνει ότι τα αντικείμενα επηρεάστηκαν από τη βαρυτική έλξη ενός τεράστιου, αόρατου πλανήτη. Μια εναλλακτική θεωρία είναι ότι δεν υπάρχει κάποιος γιγαντιαίος ενοχλητικός πλανήτης, αλλά αντ 'αυτού η διαταραχή οφείλεται στη συνδυασμένη βαρυτική επίδραση πολλών, πολύ μικρότερων αντικειμένων. Μια άλλη θεωρία είναι ότι ο Πλανήτης «9» δεν υπάρχει καθόλου και η ομαδοποίηση των μικρότερων σωμάτων μπορεί να είναι απλώς μια στατιστική ανωμαλία.
 
Ένας στόχος για το τηλεσκόπιο James Webb
 
Οι αστρονόμοι της ομάδας σκοπεύουν να χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA για να παρατηρήσουν τον HD106906 b ώστε να κατανοήσουν λεπτομερώς τον πλανήτη. «Μια ερώτηση που θα μπορούσε να τεθεί είναι: Έχει ο πλανήτης αυτός ένα δικό του δίσκο σκόνης γύρω του; Μήπως συλλέγει υλικό κάθε φορά που πλησιάζει το κεντρικό διπλό σύστημα αστεριών; Και αν ναι θα μπορούσε να μετρηθεί με την υπέρυθρη κάμερα του διαστημικού τηλεσκοπίο James Webb», είπε ο De Rosa. "Επίσης, όσον αφορά την κατανόηση της τροχιάς, νομίζω ότι το JWST θα ήταν χρήσιμο για την επιβεβαίωση του αποτελέσματός μας."
 
Επειδή το JWST είναι αρκετά ευαίσθητο και μπορεί να παρατηρήσει μικρότερους πλανήτες, συγκρίσιμους με σε μάζα με τον Κρόνο, μπορεί να είναι σε θέση να εντοπίσει άλλους εξωπλανήτες που έχουν εξαχθεί από αυτό και άλλα εσωτερικά πλανητικά συστήματα. «Με το JWST, μπορούμε να αρχίσουμε να ψάχνουμε για πλανήτες που είναι και οι δύο λίγο μεγαλύτεροι σε ηλικία και λίγο πιο αμυδροί», εξήγησε ο Nguyen. Η μοναδική ευαισθησία του JWST θα ανοίξει νέες δυνατότητες για την ανίχνευση και τη μελέτη αυτών των μη συμβατικών πλανητών και συστημάτων.

Τα ερευνητικά αποτελέσματα της ομάδας παρουσιάζονται στις 10 Δεκεμβρίου 2020 στο περιοδικό The Astronomical Journal.

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.