Επιστήμονες μάλλον βρήκαν τη γέννηση του πιο μικρού γνωστού ηλιακού συστήματος

Πηγή: Πανεπιστήμιο Πενσυλβάνιας, 29 Νοεμβρίου 2005

Επιστήμονες που χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων έχουν ανακαλύψει ένα αποτυχημένο αστέρι (έναν καφέ νάνο), ένα εκατοστό μικρότερο από τη μάζα του ήλιου μας, που ενδεχομένως να είναι στο στάδιο της διαμόρφωσης ενός ηλιακού συστήματος. Είναι το μικρότερο γνωστό αστρικό αντικείμενο που εμφανίζεται να φιλοξενεί έναν δίσκο βράχων και αερίων - από τον οποίο σχηματίζονται οι πλανήτες - και που μια ημέρα θα μπορούσε να εξελιχθεί σε μικροσκοπικούς πλανήτες και να δημιουργήσει ένα ηλιακό σύστημα σε μικρογραφία.

Σύνθεση που συγκρίνει ένα υποθετικό ηλιακό σύστημα που είναι γύρω από ένα μικρό ήλιο. Ο ήλιος (το άστρο που λέγεται 55 Cancri)  είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με τον ήλιο μας.

Η ομάδα, που καθοδηγείται από τον Kevin Luhman, βοηθό καθηγητή της αστρονομίας και της αστροφυσικής στο πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας, θα δημοσιεύσει την ανακάλυψη της στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters.

Το αντικείμενο, που είναι ένας καφέ νάνος, περιγράφεται ως ένα "αποτυχημένο άστρο", επειδή δεν έχει αρκετά μεγάλη μάζα για να υποστηρίξει την πυρηνική σύντηξη, όπως γίνεται στον ήλιό μας. Το αντικείμενο έχει μόνο οκτώ φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Δία. Το γεγονός ότι ένας μικρός καφέ νάνος θα μπορούσε να είναι στο μέσον της δημιουργίας ενός ηλιακού συστήματος, προκαλεί την ίδια την πορεία του αστεριού, του πλανήτη, του φεγγαριού και του ηλιακού συστήματος.

"Ο στόχος μας είναι να καθορίσουμε τον μικρότερο "ήλιο" που έχει στοιχεία για το σχηματισμό πλανητών", λέει ο Luhman. "Εδώ έχουμε έναν ήλιο που είναι τόσο μικρός στο μέγεθος ενός πλανήτη. Και το επόμενο ερώτημα είναι, πώς θα ονομάσουμε αυτό το μικρό σώμα που θα δημιουργηθεί από αυτόν τον δίσκο: πλανήτης ή φεγγάρι;"

Εάν αυτός ο πρωτοπλανητικός δίσκος διαμορφωθεί σε πλανήτες, ολόκληρο το σύστημα θα ήταν μια μικρογραφία του ηλιακού συστήματός μας -- με τον κεντρικό "ήλιο", τους πλανήτες, και όλες τις τροχιές τους κατά προσέγγιση 100 φορές μικρότερες.

Η ομάδα του Luhman ανίχνευσε τον καφέ νάνο, που ονομάστηκε Cha 110913-773444, με το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, και δύο τηλεσκόπια στις Άνδεις της Χιλής, το τηλεσκόπιο Blanco του Cerro Tololo Διαμερικανικού Παρατηρητήριου και το Δίδυμο Νότιο Τηλεσκόπιο, και δύο διεθνείς συνεργασίες που χρηματοδοτήθηκαν εν μέρει από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης. Ο Luhman καθοδήγησε και μια άλλη παρόμοια παρατήρηση πέρυσι, που αποκάλυψε έναν καφέ νάνο μάζας 15 φορές σαν του Δία με έναν πρωτοπλανητικό δίσκο.

Οι καφέ νάνοι γεννιούνται όπως τα αστέρια, που συμπυκνώνονται από παχιά νέφη αερίου και της σκόνης. Αλλά αντίθετα από τα γνωστά αστέρια, οι καφέ νάνοι δεν έχουν αρκετή μάζα -- και επομένως δεν έχει αρκετή πίεση και θερμοκρασία στους πυρήνες τους -- για να στηρίξουν την πυρηνική σύντηξη. Παραμένουν σχετικά ψυχρά αντικείμενα και ορατά στα υψηλά μήκη κύματος (χαμηλής ενέργειας), όπως είναι οι υπέρυθρες ακτίνες. Ένας πρωτοπλανητικός δίσκος είναι ένας επίπεδος δίσκος φτιαγμένος με σκόνη και αέρια, που συσσωρεύονται για να διαμορφώσουν τους πλανήτες. Το ηλιακό σύστημά μας διαμορφώθηκε από έναν τέτοιο δίσκο, περίπου, πριν πέντε δισεκατομμύρια έτη. Το τηλεσκόπιο Spitzer της NASA έχει βρει μέχρι τώρα δωδεκάδες τέτοιων δίσκων γύρω από καφέ νάνους, αρκετά από τα οποία παρουσιάζουν τα αρχικά στάδια της διαδικασίας της οικοδόμησης των πλανητών. Το υλικό σε αυτούς τους δίσκους αρχίζει να συγκολλάται σε αυτό που ονομάζουν οι αστρονόμοι, οι "σπόροι" των πλανητών.

Με το Spitzer, η ομάδα επισήμανε το Cha 110913-773444 περίπου 500 έτη φωτός μακριά μας στον αστερισμό του Χαιμελέοντα. Αυτός ο καφέ νάνος είναι νεαρός, περίπου 2 εκατομμυρίων ετών μόνο. Η ομάδα μελέτησε τις ιδιότητες του με τα υπέρυθρα όργανα στα άλλα παρατηρητήρια. Ο ψυχρός και αμυδρός πρωτοπλανητικός δίσκος μπορούσε να ανιχνευτεί μόνο με την υπέρυθρη φωτογραφική μηχανή του Spitzer, η οποία αναπτύχθηκε στο Κέντρο για την Αστροφυσική του Χάρβαρντ.

Κατά την προηγούμενη δεκαετία, οι πρόοδοι στην αστρονομία έχουν οδηγήσει στην ανίχνευση μικρών καφέ νάνων και πολύ μεγάλης μάζας εξωηλιακών πλανητών, που έχει επιφέρει ένα δίλημμα για την ταξινόμηση τους.

"Υπάρχουν δύο στρατόπεδα όταν πάμε να ορίσουμε αστρονομικά αντικείμενα αν είναι πλανήτες ή καφέ νάνοι", αναφέρει ο Giovanni Fazio του Κέντρου για την Αστροφυσική στο Χάρβαρντ. "Μερικοί βλέπουν το μέγεθος τους και άλλοι βλέπουν το πώς διαμορφώθηκε το αντικείμενο Παραδείγματος χάριν, αυτό το νέο αντικείμενο θα ήταν πλανήτης αν βασιζόμαστε στο μέγεθός του, αλλά καφέ νάνος αν βλέπαμε τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκε".

Εάν κάποιος έλεγε το αντικείμενο πλανήτη, συνεχίζει ο Fazio, τότε ο Spitzer μπορεί να είχε ανακαλύψει τον πρώτο δίσκο, που διαμορφώνει το φεγγάρι. Όμως η ονομασία του δεν έχει σημασία γιατί ένα πράγμα είναι σαφές: Το σύμπαν παράγει μερικά παράξενα ηλιακά συστήματα πολύ διαφορετικά από το δικό μας. 

Ένας  καφέ νάνος, δεν περιέχει αρκετή μάζα ώστε να ξεκινήσει η θερμοπυρηνική σύντηξη, όπως γίνεται στα πραγματικά αστέρια. Και η θερμοκρασία του είναι μερικές εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου, σε αντίθεση με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του ήλιου που είναι 10.000 βαθμοί. Φυσιολογικά, αυτό το αντικείμενο μοιάζει με έναν πλανήτη και είναι κάτι μεταξύ των πλανητών και των αστεριών, ενώ συνεχίζουν να μπερδεύουν τους αστρονόμους, από τα μέσα της δεκαετίας του '90.