Νέος τρόπος για να επισημανθούν τα πλανητικά συστήματα γύρω από τα κοντινά αστέρια
Λευκοί νάνοι και αναγεννημένοι πλανήτες

Από σελίδα του UniSci 8 Ιανουαρίου 2002

Ένας νέος τρόπος για να προσδιοριστούν τα πλανητικά συστήματα γύρω από τα κοντινά αστέρια, και μια  νέα πιθανήεξήγηση για τις μυστήριες ιδιότητες ορισμένων παράξενων λευκών νάνων αστέρων, παρουσιάστηκαν στην 199η ετήσια συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην πολιτεία της Ουάσιγκτον, τη Δευτέρα 7 Ιανουαρίου 2002.

Η έκθεση των αστρονόμων John Debes και Steinn Sigurdsson του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας, απαριθμεί διάφορα παρατηρήσιμα σημάδια που οι ερευνητές προβλέπουν ότι θα μπορούσαν να εμφανιστούν καθώς τα πλανητικά συστήματα γίνονται ασταθή και χαοτικά όταν φθάνει ένα κανονικό αστέρι όπως ο ήλιος στο τέλος της ζωής του και εξελίσσεται σε ένα λευκό νάνο.

Η προηγούμενη θεωρητική έρευνα έχει δείξει ότι, όταν εξαντλεί ένα αστέρι, στο τέλος της ζωής του, όλα τα πυρηνικά καύσιμα για να αναγκαστεί να συνεχίζει να λάμπει σταθερά, περνά από μια αργή διαδικασία κατά τη διάρκεια της οποίας αυξάνεται το αρχικό μέγεθός του μερικές εκατοντάδες φορές και χάνει ένα μεγάλο μέρος της μάζας του, για να γίνει έτσι ένας συμπαγής μικρός λευκός νάνος.

Αυτή η διαδικασία έχει αποδειχθεί πως έχει μια βαθιά επίδραση στη δυναμική οποιωνδήποτε πλανητών που μπορεί να βρίσκονται σε τροχιά γύρω από το αστέρι. Οι πλανήτες "καταπίνονται" κατά τη διάρκεια των σπασμών θανάτου του αστεριού εάν, όπως η Γη, είναι πολύ κοντά στο αστέρι, αλλά οι πλανήτες που θα επιζήσουν θα πρέπει να είναι σχεδόν σε ίση ή μεγαλύτερη απόσταση, περίπου 5 αστρονομικές μονάδες, από το αστέρι τους. Όπως δηλαδή ο Δίας από τον ήλιο μας.

Οι Debes και Sigurdsson έχουν διαπιστώσει ότι αυτή η αστάθεια λόγω της απώλειας της μάζας του αστεριού θα μπορούσε να συμβεί σε ένα σημαντικό μέρος των πλανητικών συστημάτων.

"Δύο πλανήτες μπορούν τότε να αλληλεπιδράσουν και να συγκρουστούν, δημιουργώντας έναν διαμορφωμένο εξ άρχής πλανήτη, ο οποίος σαν χαρακτηριστικό του έχει, να ανυψώνει τη θερμοκρασία του, την οποία ανιχνεύουμε. Έσι αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να  καταστήσει πολύ ευκολότερο για τους αστρονόμους την άμεση εικόνα των πλανητών που περιφέρονται γύρω από τους λευκούς νάνους -- κάτι που δεν έχει επιτευχθεί ακόμα," λέει.  ο Debes.

Οι Debes και Sigurdsson προβλέπουν ότι οι αστρονόμοι μπορεί να είναι σε θέση να πάρουν την εικόνα αυτών των  αναγεννημένων πλανητών και των δίσκων της σκόνης (γύρω από τα αστέρια που πεθαίνουν) ή να συμπεράνουν την παρουσία τους με τη χρησιμοποίηση της φασματοσκοπίας στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Επίσης προβλέπουν ότι οι λευκοί νάνοι, που οι ατμόσφαιρές τους θα παρουσιάζονται να έχουν μέταλλα, θα μπορούσαν να θεωρηθούν κατόπιν σαν υποψήφιοι για την ύπαρξη κάποιου συστήματος πλανητών γύρω από αυτούς.

Οι πλανήτες στην πραγματικότητα είναι αμυδρότεροι εκατομμύρια φορές απ' ό,τι τα αστέρια γύρω από τα οποία περιστρέφονται, καθιστώντας τα πολύ δύσκολα να τα αντιληφθούμε άμεσα, σε αντίθεση με το πολύ φωτεινό κοντινό αστέρι. Αλλά οι νέοι πλανήτες είναι ευκολότεροι να ανιχνευτούν επειδή λάμπουν περισσότερο στις υπέρυθρες ακτίνες από ό,τι η θερμότητα του σχηματισμού τους.

"Οι πλανήτες που αναγεννούνται από τη σύγκρουση γύρω από τους λευκούς νάνους θα είχαν δύο πλεονεκτήματα για την ανίχνευση των πλανητικών συστημάτων," εξηγεί ο Sigurdsson. "Δεδομένου ότι είναι νέοι πλανήτες, είναι σχετικά φωτεινοί, και δεδομένου ότι βρίσκονται σε τροχιά γύρω από έναν πολύ αμυδρό λευκό νάνο, είναι ίσως μόνο μερικές χιλιάδες φορές αμυδρότεροι από τα αστέρια τους παρά εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές αμυδρότεροι που θα ήταν σε ένα σταθερό πλανητικό σύστημα."

Οι Debes και Sigurdsson υπολογίζουν ότι τουλάχιστον το 2 τοις εκατό των λευκών νάνων μπορούν να έχουν τέτοιους πλανήτες, αν και υπάρχουν ακόμα πολλές αβεβαιότητες που θα μπορούσαν να αλλάξουν την εκτίμηση, του ποσοστού των συστημάτων που περιέχουν τέτοιους αναγεννημένους πλανήτες.

Μια άλλη δυνατότητα είναι ότι άλλοι πλανήτες στο σύστημα θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν χωρίς σύγκρουση, με συνέπεια ένας πλανήτης να αλλάζει τροχιά και να αποκτά μεγαλύτερη ακτίνα, πολύ μακρυά από το λευκό νάνο. Ένας πλανήτης με μια τέτοια πολύ μεγάλη ακτίνα τροχιάς, μπορεί να ενοχλήσει ένα νέφος κομητών, παρόμοιων με το νέφος Oort του δικού μας ηλιακού συστήματος, το οποίο άλλοι ερευνητές έχουν εμφανίσει πως θα μπορούσε πιθανώς να επιζήσει της εξέλιξης ενός αστεριού σε έναν λευκό νάνο.

"Αυτή η διαδικασία, μαζί με τη διαταραχή των κομητών κατά τη διάρκεια της απώλειας της μάζας του αστεριού, μπορεί να δημιουργήσει μια περίοδο βαρέως βομβαρδισμού από υλικό, στο εσωτερικό του πλανητικού συστήματος, του προκύπτοντος λευκού νάνου αστεριού, ανάλογη με τη βαρέα φάση βομβαρδισμού από κομήτες, που πιστεύουμε ότι εμφανίστηκε στην αρχική (νεανική) ιστορία του ηλιακού συστήματός μας," προβλέπουν οι Debes και Sigurdsson .

"Μια τέτοια εισροή των νέων κομητών θα μπορούσε να μολύνει την επιφάνεια του λευκού νάνου με μέταλλα και θα δημιουργούσε έναν δίσκο συντριμμιών στις εσωτερικές περιοχές του συστήματος του λευκού νάνου, το οποίο ειδάλλως θα αναμενόταν να έχει ξεκαθαρίσει από τη γιγαντιαία φάση του αστεριού."

Αυτός ο μηχανισμός θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγηθούν δύο φαινόμενα που εμπλέκονται με τους λευκούς νάνους: το μυστήριο του αστεριού G29-38, του μόνου λευκού νάνου που είναι γνωστού, που φαίνεται να έχει έναν δίσκο σκόνης, και της παρουσίας των αποκαλούμενων λευκών νάνων DAZ, που οι ατμόσφαιρές τους έχουν μέταλλα, λένε οι Debes και Sigurdsson.

"Οι υπολογισμοί και οι προσομοιώσεις που έχουμε κάνει δείχνουν ότι τα ασταθή παλαιά ηλιακά συστήματα θα μπορούσαν να προκαλέσουν λευκούς νάνους με σκόνη, και αναγεννημένους πλανήτες," λέει ο Debes, "αλλά αυτές οι προσομοιώσεις πρέπει να υποστηριχτούν με περισσότερες παρατηρήσεις."

Και ο Sigurdsson προσθέτει, "υπάρχουν διάφορες προβλέψεις που αυτή η υπόθεση είναι σωστή, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας ανωμάλων φωτεινών πλανητών γύρω από τους λευκούς νάνους και ενός συσχετισμού μεταξύ της ρύπανσης με μέταλλα και της παρουσίας σκονισμένων δίσκων, οι οποίοι μπορούν να εξεταστούν με μελλοντικές παρατηρήσεις με τα μελλοντικά διαστημικά και επίγεια παρατηρητήρια."

Τεχνικές ανεύρεσης άλλων ηλιακών συστημάτων

Υπάρχουν δύο μέθοδοι: Η μέθοδος της Αστρικής Κίνησης και η μέθοδος Doppler.

Και οι δύο αυτές μέθοδοι βασίζονται στο ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα ασκούν μια μικρή βαρυτική δύναμη πάνω στο άστρο, κάνοντάς το να ταλαντώνεται ελαφρώς στη διάρκεια της κίνησής τους και στο φως το οποίο παράγουν.

Με τη μέθοδο της αστρικής κίνησης οι αστρονόμοι εκμεταλλεύονται τις μεταβολές στην κίνηση του άστρου εξαιτίας της περιφοράς των πλανητών γύρω από αυτό. Χρησιμοποιώντας τις ακριβές τοποθεσίες των άστρων (γνωστή ως αστρομετρία) οι αστρονόμοι μπορούν να εντοπίσουν τις παραπάνω ταλαντώσεις των άστρων.

Αφ' ετέρου με τη δεύτερη τεχνική, τη μέθοδο Doppler, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τη μεταβολή των αστρικών φασμάτων του εκπεμπόμενου φωτός εξ' αιτίας της βαρυτικής επίδρασης των πλανητών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από το άστρο. Με την μελέτη αυτών των μικρών μεταβολών, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν την ακριβή τροχιά και την μάζα των περιφερόμενων πλανητών.