Αστέρια κανίβαλοι τρώνε πλανήτες

Από σελίδα του PhysicsWeb 9-Μαϊου-2001

Ένα απόμακρο σαν τον ήλιο μας αστέρι με τουλάχιστον δύο πλανήτες σε τροχιά, κατανάλωσε πιθανώς έναν γιγαντιαίο πλανήτη όταν ήταν σε ηλικία περίπου 20 εκατομμύριο ετών, σύμφωνα με μια ομάδα που οδηγείται από τον Garik Israelian του Instituto de Astrofisica de Canarias στην Τenerife. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι τα αποκαλυπτικά ίχνη λίθιου στην ατμόσφαιρα του αστεριού - προηγουμένως ήταν άγνωστα σε αυτό το είδος του αστεριού - είναι τα υπολείμματα ενός γιγαντιαίου πλανήτη αερίου, που  κατάπιε το αστέρι. (Nature, G. Israelian κλπ 2001 411 163).

Πεινασμένος οικοδεσπότης

Το αστέρι - γνωστό ως HD82943 - είναι ένα αστέρι πλούσιο σε μέταλλο. Αυτά τα ώριμα αστέρια έχουν μια αφθονία βαριών στοιχείων, και οι τρέχουσες θεωρίες της αστρικής εξέλιξης προτείνουν ότι καίνε το σπάνιο ισότοπο λίθιο-6 νωρίς στην ζωή τους. Το λίθιο-6 είναι, εντούτοις, άφθονο στις ατμόσφαιρες των γιγαντιαίων πλανητών αερίου όπως του Δία.

Με τη βοήθεια φασματογράφου υψηλής ανάλυσης στο τηλεσκόπιο VLT KUEYEN διαμέτρου 8,2 μέτρων του Νότιου Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου (ESO), που καταγράφει στοιχεία και τα ισότοπά τους, τέσσερις αστρονόμοι συνέκριναν το HD 82943 με άλλα άστρα με τα ίδια χαρακτηριστικά γνωρίσματα, που δεν έχουν όμως πλανήτες σε τροχιά γύρω από αυτά. Οι ερευνητές εντόπισαν την παρουσία ενός σπάνιου ισοτόπου του λιθίου, συγκεκριμένα του λιθίου-6, το οποίο δεν θα μπορούσε να ''επιζήσει'' σε ένα άστρο όπως το HD 82943 στο οποίο επικρατούν θερμοκρασίες 1,5 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Σε ένα τέτοιο άστρο, το ισότοπο αυτό καίγεται στα πρώτα στάδια της εξέλιξής του. Επίσης, το ισότοπο αυτό είναι κοινό στους πλανήτες όχι όμως στα αστέρια. Το άστρο HD 82943 βρίσκεται έξω από το ηλιακό μας σύστημα είναι λίγο πιο μεγάλο αλλά το ίδιο θερμό όπως ο δικός μας ήλιος.

Οι αστρονόμοι που μελετούν τους εκτός του ηλιακού συστήματος πλανήτες, ξέρουν ότι μερικοί από αυτά τα συστήματα περιέχουν γιγαντιαίους πλανήτες αερίου σε πολύ σφιχτές τροχιές γύρω από τα αστέρια-γονείς τους. Ο Israelian και οι συνάδελφοι του θεωρούν ότι η βαρυτική έλξη ενός κεντρικού αστεριού σε έναν τέτοιο κοντινό πλανήτη είναι αρκετά ισχυρό ώστε να σύρει ύλη από τον πλανήτη - ή ακόμα και να το καταπιεί εξ ολοκλήρου!. Προτείνουν ότι αυτό το είδος βαρυτικής αλληλεπίδρασης ανάγκασε το αστέρι  HD82943 να καταπιεί έναν πλανήτη που ήταν σε τροχιά.

Η ομάδα του Israelian χρησιμοπόηησε τα πρότυπα της σχετικής αφθονίας των στοιχείων στο αρχέγονο Σύμπαν, ώστε να υπολογίσει την ποσότητα του λιθίου-6 στους ογκώδεις πλανήτες αερίου. Για να εξηγήσουν την ποσότητα του λιθίου-6 που ανιχνεύεται στο φάσμα του, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι το άστρο HD82943 απορρόφησε έναν γιγαντιαίο πλανήτη - ή διάφοροι μικρότεροι από ένα - ισοδύναμος σε μάζα προς δύο πλανήτες σαν τον δικό μας Δία. Ολόκληρη η διαδικασία διάρκεσε μεταξύ 10 και 20 εκατομμύριο έτη.

Οι μικρές ποσότητες λιθίου-6 παράγονται από τις εκλάμψεις που εκρήγνυνται στην επιφάνεια του ήλιου, αλλά η ομάδα αυτή,  υπολόγισε ότι τέτοιες εκρήξεις στον HD82943 θα μπορούσαν να αποτελέσουν μόνο λίγα χιλιοστά της ποσότητας του λιθίου-6 που ανιχνεύτηκε στο φάσμα του. Ο Israelian και οι συνάδελφοι του επίσης αναφέρουν ότι οι θεωρίες της πυρηνοσύνθεσης είναι αβέβαιες και το αρχέγονο Σύμπαν - και επομένως οι πλανήτες αερίου - θα μπορούσε να περιέχουν περισσότερο λίθιο. Αυτή η υπόθεση θα μπορούσε να προτείνει ότι ο HD82943 έλαβε έναν μικρότερο πλανήτη ή ότι οι διαδικασίες μέσα στο αστέρι έχουν αδειάσει τα επίπεδα του λιθίου-6.

Οι εξωηλιακοί πλανήτες

Αρκετοί πλανήτες έχουν ανακαλυφθεί έως σήμερα εκτός του ηλιακού μας συστήματος τα τελευταία πέντε χρόνια. Ωστόσο, δύο νέα συστήματα ανήκουν στα ελάχιστα που έχουν περισσότερους από έναν πλανήτες σε τροχιά γύρω από το άστρο τους. Όπως και στις υπόλοιπες περιπτώσεις, η ανακάλυψη δεν έγινε άμεσα, αφού οι ίδιοι οι πλανήτες δεν είναι ορατοί ακόμη και με τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια, αλλά η παρουσία τους μπορεί να γίνει αντιληπτή μόνο από την επίδραση που έχουν στο άστρο τους λόγω της βαρυτικής έλξης.

Παραδείγματος χάριν, ο Ήλιος μας κινείται σε κυκλική τροχιά στο κοινό κέντρο βάρους με τον Δία (που κινείται κυκλικά γύρω από τον Ήλιο με 11-ετή περίοδο), σε βραδεία κίνηση των 12m/s. Με την βοήθεια προγραμμάτων ανιχνεύουν τις περιοδικές αλλαγές λόγω του φαινομένου Doppler στο φως που έρχεται από το άστρο.

Η ανακάλυψη των δύο συστημάτων έγινε στο πλαίσιο μιας εξονυχιστικής έρευνας, κατά την οποία παρατηρήθηκαν 1.100 άστρα σε απόσταση 300 ετών φωτός από τη Γη, και ανακοινώθηκε σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Στο ένα από αυτά τα συστήματα το κεντρικό άστρο ονομάζεται HD 168443, και γύρω του περιφέρονται δύο τεράστια σώματα που δύσκολα μπορούν να χαρακτηριστούν πλανήτες (ένα από αυτά έχει περίπου 40 φορές τη μάζα του Δία), σύμφωνα με τους επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ και από το Ινστιτούτο Κάρνετζι της Ουάσινγκτον, που πραγματοποίησαν τη σχετική έρευνα.

Το άλλο πλανητικό σύστημα βρίσκεται γύρω από το άστρο Gliese 876, σε απόσταση μόνο 15 ετών φωτός από τη Γη, και παρουσιάζει την ιδιαιτερότητα ότι ο ένας από τους δύο πλανήτες χρειάζεται ακριβώς το διπλάσιο χρόνο από ό,τι ο άλλος για να ολοκληρώσει την τροχιά γύρω από το άστρο.