Προσομοιώσεις δείχνουν ότι το αστρικό σύστημα 55 Cancri σε απόσταση 41 ετών φωτός θα μπορούσε να φιλοξενήσει πλανήτη σαν τη Γη

Πηγή: Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, Ιούλιος 2006

Η σταθερή ανακάλυψη γιγαντιαίων πλανητών που είναι σε τροχιά γύρω από αστέρια εκτός από τον ήλιό μας έχει μεγαλώσει την υποψία ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν κόσμοι σαν την Γη σε κοντινά πλανητικά συστήματα ικανά να φιλοξενούν ζωή. Τώρα τελευταία ερευνητές που κάνουν προσομοιώσεις σε υπολογιστές για τέσσερα κοντινά σε μας πλανητικά συστήματα, που περιέχουν γιγάντιους πλανήτες στο μέγεθος του Δία,  έχουν βρει ένα σύστημα στο οποίο θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί ένας πλανήτης σαν τη Γη με τις σωστές συνθήκες για να υποστηρίξει κάποια μορφή ζωής.

Ένα δεύτερο σύστημα είναι πιθανό να έχει μια ζώνη βραχωδών πλανητών στο μέγεθος του Άρη ή και μικρότερα. Άλλα δύο, παρουσιάζουν τα μοντέλα, δεν έχουν κατάλληλες συνθήκες για να διαμορφώσουν έναν πλανήτη στο μέγεθος της Γης. Κάθε σύστημα βρίσκεται μέσα σε ακτίνα 250 έτη φωτός από τη Γη (ένα έτος φωτός είναι περίπου 10 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα). Οι αστρονόμοι ήδη έχουν βρει στοιχεία ότι κάθε σύστημα περιέχει τουλάχιστον δύο γιγαντιαίους πλανήτες με τη μάζα του Δία, οι οποίοι έχουν μεταναστεύσει κοντά στα αστέρια τους, ίσως τόσο κοντά όσο και ο Ερμής από τον ήλιο.

Για κάθε ένα από τα τέσσερα συστήματα, οι ερευνητές έκαναν 10 αυτοματοποιημένες προσομοιώσεις και που τοποθέτησαν εκεί μέσα στο σύστημα μικρά πλαμητικά έμβρυα ή πρωτοπλανήτες, για να δουν εάν είναι σε θέση να συλλέξουν περισσότερο υλικό και να σχηματίσουν έναν αληθινό πλανήτη στο μέγεθος της γης. Κάθε προσομοίωση υπέθετε τους ίδιους όρους στο πλανητικό σύστημα εκτός από τη θέση και τη μάζα κάθε πρωτοπλανήτη που άλλαζε ελαφρώς, λέει ο Sean Raymond, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής αστρονομίας στο πανεπιστήμιο του Κολοράντο.

Αδελφός πλανήτης με τη Γη

Το πρώτο σύστημα, που ονομάζεται 55 Cancri, βρίσκεται στον αστερισμό του Καρκίνου και σε απόσταση μόλις 41 ετών φωτός (μια απόσταση πολύ κοντινή για τα διαστημικά δεδομένα) και διαθέτει παρόμοιες "αναλογίες" με αυτές του δικού μας ηλιακού συστήματος. Τα τηλεσκόπια έχουν ήδη εντοπίσει τρεις γίγαντες αερίου πλανήτες καθώς και έναν πολύ μικρότερο βραχώδη πλανήτη να κινούνται γύρω από το άστρο του συστήματος.  Ο ένας μάλιστα γίγαντας πλανήτης κινείται σε τροχιά όμοια με αυτήν που κινείται ο Δίας γύρω από τον ήλιο. Επιπλέον το σύστημα 55 Cancri εκτός από «σύνθεση» έχει και ηλικία παρόμοια με το δικό μας ηλιακό σύστημα (4,7 δισεκατομμύρια έτη).

Πριν λίγες μέρες έγινε γνωστό ότι οι προσομοιώσεις στο σύστημα 55 Cancri έδειξε την παρουσία κι ενός πλανήτη με μάζα και συνθήκες όμοιες με εκείνες της Γης (θερμοκρασία, παρουσία νερού κτλ.). Αν φυσικά ισχύει κάτι τέτοιο, τότε οι πιθανότητες ύπαρξης ζωής και μάλιστα πολύπλοκης και όχι μικροβιακής αυξάνονται κατακόρυφα.

Οι αμερικανοί ερευνητές διαπίστωσαν ότι ενώ στα τρία άλλα αστρικά συστήματα το αποτέλεσμα που έβγαινε από κάθε προσομοίωση διέφερε (αφού σε προσομοίωση υπήρχε διαφορετικό σενάριο), στην περίπτωση του 55 Cancri το αποτέλεσμα όλων των προσομοιώσεων ανεξαρτήτου σεναρίου ήταν το ίδιο. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι ο μικρός πλανήτη ο οποίος παρουσιάζεται εκεί έχει μέγεθοε ανάλογο με αυτό της Γης, αλλά το κυριότερο βρίσκεται σε απόσταση και τροχιά με το άστρο και τους άλλους πλανήτες του συστήματα ανάλογες με αυτές που έχει η Γη με τον Ήλιο και τους υπόλοιπους πλανήτες . Γεγονός που σημαίνει ότι ο πλανήτης αυτός (από την προσομοίωση βέβαια) βρίσκεται εντός της λεγόμενης κατοικήσιμης ζώνης, όρος με τον οποίον χαρακτηρίζονται οι περιοχές ενός ηλιακού συστήματος στις οποίες ενυπάρχουν οι προϋποθέσει για την ανάπτυξη ζωής.

Βέβαια οι επιστήμονες έχουν επισημάνει ότι ο μικρός πλανήτης είναι πιθανόν να μην είναι βραχώδης αλλά να αποτελείται από πάγο, πράγμα που περιορίζει στο ελάχιστο (αν δεν εξαφανίζει) τις πιθανότητες να υπάρχει εκεί ζωή.

Οι προσομοιώσεις πλανητικών συστημάτων

Ο Raymond είναι κύριος συντάκτης της εργασίας που περιγράφει την έρευνα στο Astrophysical Journal. Άλλοι συντάκτες είναι ο Rory Barnes, ερευνητής στο πανεπιστήμιο της Αριζόνα και ο Nathan Kaib, ένας διδακτορικός σπουδαστής στην αστρονομία. Η εργασία τους χρηματοδοτήθηκε από την Εθνική Αεροναυτική και Διαστημική Διοίκηση, το Ίδρυμα Αστροβιολογίας της NASA και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης.

"Είναι συναρπαστικό ότι τα μοντέλα μας παρουσιάζουν ένα κατοικήσιμο πλανήτη, ένα πλανήτη με μάζα, θερμοκρασία και νερό ικανοποιητικά παρόμοια με τη Γη, που θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί σε ένα από τα πρώτα εξωηλιακά συστήματα πολυ-πλανητών που ανιχνεύθηκαν", λέει ο  Barnes.

Πρόσφατες μελέτες παρουσιάζουν ότι πολλά γνωστά εξωηλιακά πλανητικά συστήματα έχουν περιοχές αρκετά σταθερές για να υποστηρίξουν πλανήτες με μια μάζα σαν της Γης έως αυτήν του Κρόνου. Τα μοντέλα του πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον (UW) εξέτασαν το σχηματισμό πλανητών στα πλανητικά συστήματα, 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 και HD 74156. Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι τα συστήματα είναι πλήρη και ότι οι τροχιές των γιγαντιαίων πλανητών τους είναι σταθερές. Υπέθεσαν επίσης συνθήκες που μπορεί να επιτρέψουν το σχηματισμό μικρών οργανισμών που θα μπορούσαν να αναπτυχθούν σε βραχώδεις πλανήτες - όπως η Γη.

Στα μοντέλα, οι επιστήμονες τοποθέτησαν πλανητικά έμβρυα της τάξης του φεγγαριού μεταξύ των γιγάντιων πλανητών και τους επέτρεψαν να εξελιχθούν για 100 εκατομμύρια έτη. Με αυτές τις υποθέσεις, βρήκαν γήινους πλανήτες που διαμορφώθηκαν εύκολα στο σύστημα 55 Cancri, μερικές φορές με πραγματικό νερό και τροχιές στην κατοικήσιμη ζώνη του συστήματος. Βρήκαν έτσι ότι το HD 38529 είναι δυνατό να υποστηρίξει μια αστεροειδή ζώνη και έναν πλανήτη στο μέγεθος του Άρη ή μικρότερο σώμα αλλά κανέναν ξεχωριστό επίγειο πλανήτη. Κανένας πλανήτης δεν σχηματίστηκε στα συστήματα HD 37124 και HD 74156.

"Αυτό που με εξέπληξε πιο πολύ ήταν ότι το σύστημα που σχημάτισε πλανήτες μόνο στο μέγεθος του Άρη ή και μικρότερους", αναφέρει ο Raymond. "Οτιδήποτε γινόταν πάρα πολύ μεγάλο ήταν ασταθές, έτσι υπήρξε μια συσσώρευση πολλών μικρότερων πρωτοπλανητών ίσως στο ένα δέκατο του μεγέθους της Γης."

Ήταν σημαντικό, λέει ο Kaib, ότι τα μοντέλα παρουσίασαν ότι οι συνθήκες θα μπορούσαν να παραμείνουν αρκετά σταθερές για 100 εκατομμύρια έτη, έτσι ώστε ένα πλανητικό έμβρυο θα είχε πιθανότητα να συλλέξει περισσότερη ύλη και να αναπτύξει ένα σώμα στο μέγεθος του φεγγαριού ή του Άρη. "Στο πρώιμο σύστημά μας, που έμοιαζε πιθανώς με το εσωτερικό ηλιακό σύστημά μας, με τις εκατοντάδες σωμάτων αυτού του μεγέθους", είπε.

Για μια άλλη πρόσφατη εργασία ο Raymond έτρεξε περισσότερες από 450 προσομοιώσεις για να σχεδιάσει τις τροχιές των γιγάντιων πλανητών, που επιτρέπουν να σχηματιστούν πλανήτες σαν τη Γη. Εάν ένας γιγαντιαίος πλανήτης είναι πάρα πολύ κοντά θα αποτρέψει τους  βράχους να συσσωρευτούν για να φτιάξουν έναν πλανήτη σαν τη γη. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι περίπου το 5% μόνο των γνωστών συστημάτων γιγαντιαίων πλανητών είναι πιθανό να έχουν πλανήτες σαν τη Γη. Αλλά λόγω των μακροχρόνιων παρατήρησεων και του ευαίσθητου εξοπλισμού που απαιτούνται για να ανιχνεύσει πλανήτες στο μέγεθος του Κρόνου και του Δία, είναι πιθανόν να υπάρχουν πολλά πλανητικά συστήματα όπως το δικό μας σε αυτόν τον γαλαξία, ανέφερε ο Raymond.

Εξωηλιακοί πλανήτες

Οι εξωηλιακοί πλανήτες τα τελευταία χρόνια ανακαλύπτονται με μια αυξανόμενη συχνότητα λόγω των νέων τεχνικών που ανιχνεύουν τους γιγαντιαίους πλανήτες από τη βαρυτική επίδρασή τους στα γονικά αστέρια τους. Δεν είναι βέβαιο πώς εξελίσσονται οι γιγαντιαίοι πλανήτες, αλλά θεωρούνται ότι σχηματίζονται πολύ μακριά από τα αστέρια γύρω από τα οποία γυρίζουν και μεταναστεύσουν έπειτα προς το εσωτερικό, ωθημένοι από τους δίσκους αερίου από τους οποίους σχηματίστηκαν. Εάν η μετανάστευση εμφανιστεί αργά στην ανάπτυξη του συστήματος, οι γιγαντιαίοι πλανήτες μπορεί να καταστρέψουν τα περισσότερα από τα υλικά που απαιτούνται για να φτιαχτούν πλανήτες σαν τη Γη, εξηγεί ο Raymond. Σημείωσε δε ότι ενώ η παρουσία γιγαντιαίων πλανητών εμφανίζεται αρκετά καλά, θα απαιτηθεί κάποιος χρόνος προτού να είναι δυνατό να ανιχνευθούν πλανήτες πολύ μικρότεροι από τη Γη γύρω από άλλα αστέρια.