Πλανήτης σε τρία άστρα

Πηγή: http://planetary.org/, 4 Ιουλίου 2005

Ο Maciej Konacki, ένας ανώτερος μεταδιδακτορικός ερευνητής στις πλανητικές επιστήμες στο Caltech, ανακάλυψε έναν ασυνήθιστο εξωηλιακό πλανήτη με τρεις ήλιους στον αστερισμό του Κύκνου. Ο πλανήτης - ένας καυτός Δίας - είναι σε τροχιά γύρω από το κύριο άστρο ενός στενού, συστήματος τριών άστρων γνωστού ως HD 188753, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Keck I των 10 μέτρων πάνω στο Mauna Kea στη Χαβάη.

Μια καλλιτεχνική εικόνα των τριών ήλιων στον νέο πλανήτη που ανακαλύφθηκε - στο μέγεθος του Δία - από την άποψη ενός υποθετικού φεγγαριού του πλανήτη. Ο μεγάλος κίτρινος ήλιος κοντεύει να δύσει. Ο πορτοκαλής και ο ο κόκκινος ήλιος είναι ακόμα ορατός στον ουρανό.

Ο καυτός Δίας είναι ένας γιγαντιαίος πλανήτης - 14 φορές τη μάζα του Δία - με μια τροχιακή περίοδο μεταξύ 3 και 9 ημερών. Απέχει δε μόλις οκτώ εκατομμύρια χιλιόμετρα από το μητρικό του άστρο.

"Όπως πολλοί άλλοι καυτοί πλανήτες στο μέγεθος του Δία από δυαδικά ή πολλαπλά αστρικά συστήματα, αυτός έχει μια μεγαλύτερη μάζα από έναν τυπικό καυτό Δία που στρέφεται γύρω ένα απλό αστέρι. Όμως αυτό το σύστημα είναι μοναδικό", έγραψε ο Konacki στην αναφορά του, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.

Τα τρία αστέρια είναι περίπου 149 έτη φωτός από τη Γη, και βρίσκονται τόσο κοντά μεταξύ τους, όπως ο ήλιος με τον Κρόνο. "Με τρεις ήλιους, η άποψη του ουρανού πρέπει να είναι μοναδική", λέει ο Konacki.

Εάν είμαστε στην επιφάνεια του πλανήτη τότε θα βλέπαμε τρεις ήλιους στον ουρανό -- σε χρώμα κίτρινο, πορτοκαλί, και κόκκινο. Το κύριο αστέρι HD 188753, που είναι παρόμοιο με τον ήλιό μας, θα ήταν κίτρινο και θα εμφανιζόταν ως πολύ μεγάλο αντικείμενο στον ουρανό επειδή το "έτος" του πλανήτη είναι μόνο τρεισήμισι μέρες, επισημαίνει ο Konacki. Ο μεγαλύτερος των άλλων δύο ήλιων θα ήταν πορτοκαλής, και ο μικρότερος ήλιος κόκκινος.

"Το περιβάλλον στο οποίο ο πλανήτης αυτός βρίσκεται είναι αρκετά θεαματικό", πρόσθεσε.

Τα διπλά αστέρια, ή τα δυαδικά συστήματα, και τα πολλαπλάσια συστήματα άστρων είναι συνηθισμένα στο Γαλαξία μας, που ξεπερνούν αριθμητικά τα απλά αστέρια κατά 20% περίπου, και οι επιστήμονες από καιρό ξέρουν ότι υπάρχουν συστήματα τριών αστέρων σε βαρυτική αρμονία. Αλλά αυτός ο αέριος γίγαντας, που είναι ελαφρώς μεγαλύτερος από τον Δία, είναι ο πρώτος που βρίσκεται πραγματικά σε ένα τριγωνικό σύστημα, και η παρουσία του αποτελεί έκπληξη.

"Το γεγονός ότι ένας πλανήτης μπορεί ακόμη και να υπάρχει σε ένα σύστημα πολλών άστρων είναι καταπληκτικό από μόνο του", αναφέρει ο Konacki. Το ένα εκπληκτικό γεγονός είναι ότι ο πλανήτης πρέπει να ισορροπεί με την βαρυτική έλξη τριών άλλων σωμάτων - ήλιων. Το δεύτερο εκπληκτικό γεγονός, είναι ότι οι σημερινές θεωρίες και τα μοντέλα του σχηματισμού των ηλιακών συστημάτων προτείνουν ότι οι πλανήτες είναι πολύ απίθανο να διαμορφωθούν σε τέτοια περιβάλλοντα.

Για να το πούμε διαφορετικά. Κανένας δεν ψάχνει για πλανήτες στα τριαδικά συστήματα. Οι περισσότεροι από τους εξωηλιακούς πλανήτες που ανακαλύφθηκαν μέχρι τώρα έχουν βρεθεί με τη χρησιμοποίηση μιας τεχνικής ακριβείας της ταχύτητας, που είναι ευκολότερη να υιοθετηθεί σε μελέτες απλών αστεριών. Και έτσι, με τον περιορισμένο χρόνο που έχουν οι αστρονόμοι στα τηλεσκόπια, πολλοί επιστήμονες έχουν αποφύγει τα πολύ κοντινά δυαδικά και τριαδικά συστήματα άστρων για λόγους οικονομίας.

Ο Konacki, εντούτοις, έχει αναπτύξει μια "νέα μέθοδο" που του επιτρέπει να μετρήσει ακριβώς τις ταχύτητες όλων των μελών των πολλαπλών συστημάτων που βρίσκονται κοντά το ένα μέ το άλλο. Αυτή είναι μια σημαντική ανακάλυψη που τον οδήγησε να πραγματοποιήσει μια έρευνα το 2003 για να βρει πλανήτες στα δυαδικά και πολλαπλάσια αστρικά συστήματα. Ο νέος πλανήτης στο σύστημα HD 188753 είναι ο πρώτος από αυτήν την έρευνα με το τηλεσκόπιο Keck Ι. Ο Konacki μπορεί να θεωρηθεί τυχερός, ή απλώς μπορούν να υπάρχουν πολλοί περισσότεροι τέτοιοι πλανήτες εκεί έξω από όσο φανταζόμαστε μέχρι τώρα, που να διαμορφώνονται με τρόπους που να μην καταλαβαίνουμε ακόμα.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τον πρώτο "καυτό Δία" το 1995. Σήμερα, είναι γνωστοί περισσότεροι από 20 τέτοιοι πλανήτες που στρέφονται γύρω από άλλα αστέρια, σε σύνολο 160 εξωηλιακών πλανητών. Και καυτός Δίας θεωρείται εκείνος που διαμορφώνεται σε έναν δίσκο αερίου και συμπυκνωμένης ύλης σε ή πέρα από τρεις αστρονομικές μονάδες (AU), τρεις φορές την απόσταση μεταξύ του ήλιου και της γης (150 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Είναι γνωστό ότι στην απόσταση των 3 AU υπάρχει ένα ικανοποιητικό ποσό στερεού υλικού για να παραγάγει έναν πυρήνα ικανό να συλλάβει αρκετό αέριο, για να διαμορφώσει έναν γιγαντιαίο πλανήτη.

Μετά από το σχηματισμό, αυτοί οι πλανήτες θεωρούνται ότι μεταναστεύουν προς το εσωτερικό στις σημερινές πολύ κοντινές τροχιές τους με τον ήλιο τους. Εάν το γονικό αστέρι  έχει κι έναν στενό αστρικό σύντροφο, τότε η βαρυτική έλξη του μπορεί να περικόψει σημαντικά έναν πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από το κύριο αστέρι.

Δηλαδή στην περίπτωση του HD 188753, η ψυχρή ζώνη του συστήματος, όπου θα μπορούσαν να έχουν υπάρξει πυρήνες πάγου, καταλαμβάνεται από τα δύο συνοδά άστρα. Ο σχηματισμός πλανητών σε αυτή τη ζώνη θα ήταν απλά αδύνατο να συμβεί με βάση τη συμβατική θεωρία. Εκεί βρίσκεται και το μυστήριο αυτού του γιγαντιαίου πλανήτη, γιατί η ύπαρξη ενός τέτοιου εξωηλιακού πλανήτη σε τέτοια περιοχή, είναι σε αντίθεση με όσα ξέρουμε για τον τρόπο που σχηματίζονται οι πλανήτες.

"Κανονικά ο πλανήτης γύρω από το άστρο HD 18875Α δεν θα μπορούσε να διαμορφωθεί, εκτός κι αν για κάποιους λόγους η τροχιά των δύο άλλων άστρων HD 199753 AB ήταν πολύ διαφορετική κατά τη διάρκεια εκείνης της φάσης του σχηματισμού των πλανητών", έγραψε ο  Konacki στην εργασία του. "Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η ελάχιστη απόσταση από ένα αστέρι στην οποία μπορούν οι κόκκοι του πάγου να συμπυκνωθούν, μπορεί πράγματι να είναι πολύ κοντά - περίπου 1 Au από το αστέρι. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι ο καυτός Δίας μπορεί να σχηματίστηκε επί τόπου, κοντά στις τρέχουσες τροχιακές θέσεις τους".

Η τελευταία εξήγηση, αναφέρει ο Alan P. Boss στο Ινστιτούτο Carnegie, είναι η πιο πιθανή. Δηλαδή ο πλανήτης να σχηματίστηκε στη ζώνη που βρίσκεται σήμερα, χωρίς πυρήνα πάγου. Ίσως το υλικό του πλανήτη συσσωρεύτηκε γύρω από έναν πυρήνα αποτελούμενο από διαφορετικά υλικά, όπως σύνθετους υδρογονάνθρακες σαν πίσσα.

Ο ίδιος ο Konacki, πάντως, προτείνει τη θεωρία ότι το εύρημά του δεν είναι πραγματικός πλανήτης, αλλά ένα τέταρτο, αποτυχημένο άστρο, το οποίο δεν συγκέντρωσε αρκετή μάζα ώστε να ξεκινήσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις και να αρχίσει να λάμπει.

Ενώ ο Konacki συνεχίζει την αναζήτησή του για τέτοιους πλανήτες, είναι αυτήν την περίοδο στη Χαβάη κάνοντας περισσότερες παρατηρήσεις. "Υπάρχουν ακόμα πολλά που πρέπει να μάθουμε για το πώς σχηματίζονται οι γιγαντιαίοι πλανήτες", λέει. Αλλά για ένα είναι πολύ σίγουρος: "Οι πλανήτες από τα περίπλοκα αστρικά συστήματα θα θέσουν σε δοκιμασία τις θεωρίες του σχηματισμού των πλανητών".

Για το μόνο στο οποίο συμφωνούν οι αστρονόμοι είναι ότι στο μέλλον θα ανακαλυφθούν και άλλα τέτοια ασυνήθιστα συστήματα. Τα περισσότερα άστρα του Γαλαξία μας, εξάλλου, βρίσκονται σε πολλαπλά συστήματα.