Μεγάλα ποσά άνθρακα γύρω από ένα άστρο θα μπορούσαν να δημιουργήσουν εξωτικούς πλανήτες

Πηγή: NewScientist, 7 Ιουνίου 2006

Παρατηρητές στη γη πήραν μια εικόνα ενός δίσκου γεμάτου με σκόνη γύρω από το άστρο Beta Pictoris, στον οποίο κρύβεται δεκαοκτώ φορές περισσότερος άνθρακα από όσο αναμενόταν. 

Ένας δίσκος σκόνης και αερίου που γεννήθηκε από συγκρούσεις αστεροειδών και κομητών γύρω από το άστρο Beta Pictoris

Η ανακάλυψη δείχνει ότι ο δίσκος είτε βρίσκεται σε ένα στάδιο πλούσιο σε άνθρακα, που θα μπορούσε τελικά να εξελιχθεί σε ένα πλανητικό σύστημα όπως το δικό μας - ή ότι θα μπορούσε να αναπαραγάγει εξωτικούς κόσμους με όρη - διαμάντια και ατμόσφαιρες με μεθάνιο.

Ο άνθρακας είχε ανιχνευθεί προηγουμένως γύρω από το αστέρι, το οποίο είναι περίπου διπλάσιο σε μάζα από τον ήλιο και βρίσκεται 60 έτη φωτός μακριά. Αλλά εκείνες οι μετρήσεις βασίστηκαν στο σχετικά εξασθενημένο φως που εκπέμπεται από το αέριο του μονοξειδίου του άνθρακα στο δίσκο.

Τώρα οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει ένα άλλο εξελιγμένο όργανο, ένα φασματογράφο στην άκρη του υπεριώδους FUSE της NASA για να κάνουν τις ακριβέστερες μετρήσεις που έγιναν ποτέ για ένα αέριο σε έναν σκονισμένο δίσκο. Ο δίσκος βρίσκεται στην άκρη, όπως φαίνεται από τη γη, έτσι το FUSE μέτρησε πόσο φως από το αστέρι απορροφήθηκε όταν πέρασε μέσω του δίσκου.

Η εργασία αυτή έγινε από μια ομάδα με επικεφαλής την Aki Roberge του κέντρου διαστημικών πτήσεων Goddard της NASA.

Φάση με άφθονο άνθρακα

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο δίσκος περιέχει εννέα φορές περισσότερο άνθρακα απ' ό,τι το οξυγόνο - 18 φορές την αναλογία που βρίσκεται στο ίδιο το βήτα Pictoris ή στον ήλιο. Η σχέση αυτή μας δείχνει δύο διαφορετικές δυνατότητες για το τι θα συμβεί στο δίσκο.

Ο ίδιος ο δίσκος παράγεται πιθανά από τη σύγκρουση κομητών και αστεροειδών γύρω από το νέο άστρο, το οποίο είναι ηλικίας περίπου 20 εκατομμυρίων ετών. Και η εσωτερική περιοχή του δίσκου εμφανίζεται να στρεβλώνεται, αυτό φανερώνει ότι υπάρχει ένας πλανήτης στο μέγεθος του Δία σε τροχιά γύρω από το αστέρι.

Έτσι η μια πιθανότητα είναι ο δίσκος να είναι σε μια φάση πλούσια σε άνθρακα , η οποία εμφανίζεται σε όλους τους δίσκους. "Ίσως αυτή να είναι μόνο μια παροδική φάση που συμβαίνει αναπόφευκτα", λέει η Roberge.

Μια εξήγηση για αυτή τη φάση είναι ότι η διάσπαση των ραδιενεργών ισοτόπων μέσα στους αστεροειδείς και τους κομήτες τα αναγκάζει να θερμανθούν και να εξατμιστεί ο άνθρακας τους όταν φθάσουν σε μια ορισμένη θερμοκρασία.

Εάν αυτή η φάση είναι πράγματι καθολική, τότε μας δείχνει ότι και το ηλιακό σύστημά μας πέρασε από μια παρόμοια φάση πριν (ας μην ξεχνάμε την παρουσία πλανητών κυρίως από άνθρακα),  περίπου 4,6 δισεκατομμύρια έτη. Και στην πραγματικότητα, ένα μικρό ποσοστό των μετεωριτών που βρίσκεται στη γη παρουσιάζει σημάδια να έχουν σύσταση πλούσια σε άνθρακα σε κάποιο σημείο της ιστορίας τους, λέει ο Marc Kuchner του Goddard, που όμως δεν ήταν μέλος της ομάδας.

Οι αστρονόμοι φυσικά έχουν μπερδευτεί από την ίδια την ύπαρξη του αεριώδους δίσκου. Η ακτινοβολία του άστρου κανονικά έπρεπε να απομακρύνει το αέριο μακριά, και έτσι να μην βλέπαμε καθόλου αέριο γύρω από το αστέρι. Επί πολύ καιρό θεωρήθηκε ότι ίσως υπήρχε μια κρυμμένη μάζα αερίου, ίσως υδρογόνου, που να εμποδίζει την εκροή, ακριβώς όπως το νερό επιβραδύνει έναν κολυμβητή. Τώρα, οι συντάκτες της έρευνας σκέφτονται ότι το μυστήριο υλικό που 'φρενάρει' είναι ο ιονισμένος άνθρακας (άτομα που έχουν χάσει ένα ηλεκτρόνιο αποκτώντας θετικό φορτίο). Τα ιόντα προσελκύουν και απωθούν το ένα το άλλο λόγω της ηλεκτροστατικής δύναμης. Ο άνθρακας δεν απομακρύνεται τελικά μακριά από το αστέρι, κι έτσι ο ιονισμένος άνθρακας φαίνεται να επιβραδύνει τα άλλα αεριώδη ιόντα.

Γιγάντια διαμάντια

Αλλά η νέα έρευνα διακρίνει επίσης και την προκλητική πιθανότητα ότι οι αστεροειδείς και οι κομήτες γύρω από το άστρο Βήτα Pictoris να περιέχουν απλά περισσότερο άνθρακα από αυτό στο ηλιακό σύστημά μας.

Ο Kuchner έχει φτιάξει προηγουμένως ένα μοντέλο στο οποίο οι πλανήτες που φτιάχνονται από αυτές τις δομικές μονάδες πλούσιες σε άνθρακα θα καλύπτονταν με πίσσα και αιθαλομίχλη, και με βουνά φτιαγμένα από γιγάντια διαμάντια. Η ζωή σε έναν τέτοιο πλανήτη δεν είναι αδικαιολόγητη, αλλά βεβαίως θα ήταν εξωτική."

Η Roberge τονίζει ότι αυτή η ερμηνεία είναι ενδιαφέρουσα αλλά βρίσκει δύσκολο να εξηγήσει γιατί θα υπήρχε περισσότερος άνθρακας στο δίσκο απ' ό,τι στο ίδιο το άστρο βήτα Pictoris. "Είναι δύσκολο να γίνει κατανοητό γιατί ο δίσκος θα μπορούσε να είναι διαφορετικός από το αστέρι", λέει.

Αλλά λέει ότι εάν οι μελλοντικές παρατηρήσεις αποκαλύπτουν αέριο μεθάνιο ή κόκκους σκόνης πλούσιους σε άνθρακα στο δίσκο, μπορεί να δείξουν προς την κατεύθυνση αυτών των περίεργων κόσμων.

"Δεν μπορώ να αποφασίσω ποια ιδέα θα ήταν πιο φυσική", λέει. "Αφ' ενός, είναι διασκέδαση να σκεφτεί κάποιος πλανήτες με άνθρακα με στρώματα διαμαντιών και ατμόσφαιρες μεθανίου. Αλλά η ιδέα να έχει συμβεί αυτό και στο ηλιακό σύστημά μας όταν ήταν πραγματικά νέο - αυτό είναι όντων προκλητικό".

Τεράστια ποικιλομορφία

Ο Kuchner συμφωνεί. "Μας παρουσιάζει ένα σύστημα που νομίζουμε ότι επιφανειακά μοιάζει με το ηλιακό σύστημα, αλλά όταν το παρατηρούμε  από κοντά, είναι συνολικά διαφορετικό. Έτσι αυτό το γεγονός υπαινίσσεται ότι υπάρχουν τεράστιες πιθανότητες για τα αντικείμενα εκεί έξω", συμπλήρωσε.

Η Roberge αναφέρει ότι οι παρατηρήσεις περισσότερων δίσκων θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να καταλάβουν πώς να ερμηνεύσουν τον άνθρακα στο δίσκο Βήτα Pictoris. "Θα επιθυμούσα πραγματικά να έχω μια καλύτερη άποψη για εάν αυτό είναι μια γενική διαδικασία ή κάτι ιδιότροπο".

Υπάρχει μια χούφτα κι άλλων δίσκων που οι ερευνητές θα μπορούσαν να μελετήσουν. Αλλά προς το παρόν μόνο ο δορυφόρος FUSE της NASA μπορεί να κάνει τις παρατηρήσεις. Όμως  δεν είναι σαφές πόσο χρόνο ακόμα θα διατηρηθεί το σκάφος μετά από την επτάχρονη αποστολή του.

Εάν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble συντηρηθεί, θα μπορούσαμε να εγκαταστήσουμε έναν νέο φασματογράφο που θα μπορούσε επίσης να κάνει τις ίδιες παρατηρήσεις. Ή να φτιάξουμε μεγάλα τηλεσκόπια στη Γη που θα λειτουργούν σε ραδιοσυχνότητες, όπως είναι το Μεγάλο Δίκτυο Τηλεσκοπίων στην Atacama της Χιλής, που αναμένεται να τελειώσει το 2012.

Αναφορά περιοδικών: Nature