Τι ακριβώς είναι ένα «κανονικό» ηλιακό σύστημα; Αν νομίζαμε ότι είχαμε κάποια ιδέα στο παρελθόν, σίγουρα δεν το κάνουμε τώρα. Και μια νέα μελέτη με επικεφαλής τους αστρονόμους στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ έχει ενισχύσει αυτό το γεγονός. Η νέα μελέτη διαπίστωσε τέσσερις γιγαντιαίους πλανήτες αερίων, παρόμοιοι με τον δικό μας Δία και Κρόνο, σε τροχιά γύρω από ένα πολύ νεαρό αστέρι που ονομάζεται CI Tau. Και ένας από τους πλανήτες έχει μια ακραία τροχιά που το παίρνει περισσότερο από χίλιες φορές πιο μακριά από το αστέρι από τον πιο εσωτερικό πλανήτη.
Το CI Tau απέχει περίπου 500 έτη φωτός σε ένα πολύ ενεργό μέρος του γαλαξία που ονομάζεται «αστρικό φυτώριο». Σε ηλικία μόλις 2 εκατομμυρίων ετών, το CI Tau είναι απλό βρέφος με αστρικούς όρους. Ο δικός μας Ήλιος είναι περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια και έχει άλλα 5 δισεκατομμύρια να πάει, να δώσει ή να πάρει. Έτσι, ο CI Tau είναι πολύ νέος για να έχει τον τύπο γίγαντας φυσικού αερίου που έχει. Ή έτσι σκεφτήκαμε.
Το καλύτερο μοντέλο σχηματισμού ηλιακού συστήματος ονομάζεται νεφελώδης υπόθεση και πηγαίνει κάπως έτσι: Ένα στροβιλισμένο σύννεφο αερίου και σκόνης μεγαλώνει και κερδίζει πυκνότητα μέχρι να καταρρεύσει σε ένα αστέρι και να ξεκινήσει η σύντηξη. Γύρω από αυτό το νεοσχηματισμένο αστέρι, το υπόλοιπο του αερίου και της σκόνης συνεχίζει να περιστρέφεται ως πρωτοπλανητικός δίσκος. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το θέμα συσσωρεύεται και σχηματίζει άλλους πλανήτες, φεγγάρια και αστεροειδείς, και δεν υπάρχει πλέον πρωτοπλανητικός δίσκος. Αυτή είναι μια πολύ σύντομη περιγραφή του πώς πάνε τα πράγματα.
Αλλά αυτή η διαδικασία σχηματισμού πλανητών πιστεύεται ότι διαρκεί πολύ, περισσότερο από 2 εκατομμύρια χρόνια. Ένα αστέρι όπως ο Ήλιος μας μπορεί να σχηματιστεί σε μόλις 1 εκατομμύριο χρόνια, αλλά οι πλανήτες αερίου χρειάζονται μεταξύ 10 και 100 εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν και οι επίγειοι πλανήτες χρειάζονται ακόμη περισσότερο χρόνο.
«Οι πλανήτες μάζας του Κρόνου υποτίθεται ότι σχηματίζονται συγκεντρώνοντας πρώτα έναν συμπαγή πυρήνα και έπειτα τραβώντας ένα στρώμα αερίου στην κορυφή, αλλά αυτές οι διαδικασίες υποτίθεται ότι είναι πολύ αργές σε μεγάλες αποστάσεις από το αστέρι. Τα περισσότερα μοντέλα θα αγωνιστούν να φτιάξουν πλανήτες αυτής της μάζας σε αυτήν την απόσταση. " - Κύριος συγγραφέας της μελέτης, Καθηγητής Cathie Clarke, Πανεπιστήμιο Cambridge University of Astronomy.
Δεν είναι η πρώτη φορά που η CI Tau τράβηξε τα μάτια των αστρονόμων. Το 2016, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν καυτό Δία σε τροχιά γύρω από το αστέρι. Αυτό το έκανε το πρώτο αστέρι της νεανικής ηλικίας που έχει έναν από αυτούς τους γίγαντες καυτού αερίου. Ένας καυτός Δίας είναι ένας γίγαντας φυσικού αερίου στην ίδια περιοχή μάζας με τον δικό μας Δία, αλλά αυτός που βρίσκεται σε τροχιά τόσο κοντά στο αστέρι του που είναι πολύ ζεστός. Το Hot Jupiter είναι αινιγματικό γιατί δεν καταλαβαίνουμε πώς μπορούν να σχηματιστούν «in situ» ή πολύ κοντά στο αστέρι. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτοί οι τύποι πλανητών σχηματίζονται πιο μακριά από το αστέρι και μεταναστεύουν μέσα. Πώς θα μπορούσε να συμβεί αυτό μόνο σε 2 εκατομμύρια χρόνια;
Σε αυτήν τη νέα μελέτη, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στράφηκαν ξανά στο CI Tau. Χρησιμοποίησαν το Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) για να αναζητήσουν το σύστημα CI Tau για αδέλφια στον καυτό Δία. Αυτό που βρήκαν απλώς αύξησε το μυστήριο του συστήματος. Ανακάλυψαν 3 άλλους γίγαντες φυσικού αερίου σε τροχιά γύρω από το αστέρι και ένας από αυτούς ακολουθεί μια μακρινή τροχιά χίλιες φορές πιο μακριά από το αστέρι από τον πιο εσωτερικό πλανήτη, τον προαναφερθέντα ζεστό Δία. Σύμφωνα με την εφημερίδα, αυτό είναι «… το πιο μαζικό σύνολο εξω πλανητών που ανιχνεύτηκε ποτέ σε αυτήν την εποχή». Τι σημαίνει λοιπόν όλα αυτά;
«Αυτήν τη στιγμή είναι αδύνατο να πούμε αν η ακραία πλανητική αρχιτεκτονική που παρατηρείται στο CI Tau είναι κοινή στα καυτά συστήματα του Δία…» - Καθηγήτρια Cathie Clarke, Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ Πανεπιστήμιο Αστρονομίας.
Προς το παρόν, δεν είμαστε σίγουροι. Περίπου το 1% των αστεριών φιλοξενεί καυτούς Δία, αλλά οι περισσότεροι από τους γνωστούς καυτούς Δία είναι εκατοντάδες φορές παλαιότεροι από τον CI Tau. Από όσο γνωρίζουμε, οι πλανήτες δεν μπορούν να σχηματιστούν πριν το αστέρι, πώς μπορούν οι αστρονόμοι να εξηγήσουν τι συνέβη σε αυτό το σύστημα;
«Αυτή τη στιγμή είναι αδύνατο να πούμε εάν η ακραία πλανητική αρχιτεκτονική που παρατηρείται στο CI Tau είναι συχνή στα καυτά συστήματα του Δία, επειδή ο τρόπος με τον οποίο εντοπίστηκαν αυτοί οι αδελφοί πλανήτες - μέσω της επίδρασής τους στον πρωτοπλανητικό δίσκο - δεν θα λειτουργούσε σε παλαιότερα συστήματα που δεν έχουν πλέον ένας πρωτοπλανητικός δίσκος », δήλωσε η καθηγήτρια Cathie Clarke από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Cambridge, η πρώτη συγγραφέας της μελέτης.
Υπάρχουν αρκετές ερωτήσεις εδώ για να απασχοληθεί μια ομάδα αστρονόμων για ολόκληρη τη σταδιοδρομία τους. Σύμφωνα με τους ερευνητές, δεν είναι σαφές ποιος ρόλος, αν υπάρχουν, έπαιξαν οι αδελφοί πλανήτες στην οδήγηση του εσωτερικού πλανήτη στην εξαιρετικά κοντινή τροχιά του. Είναι επίσης ασαφές εάν οποιοσδήποτε μηχανισμός μπορεί να παίζει σε αυτό το σύστημα είναι ο ίδιος μηχανισμός που κάνει τους καυτούς Δία γενικά. Και ένα ακόμη μυστήριο είναι πώς σχηματίζονται οι δύο εξωτερικοί πλανήτες.
«Τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών τείνουν να επικεντρώνονται στο να είναι σε θέση να κάνουν τους τύπους πλανητών που έχουν ήδη παρατηρηθεί, οπότε νέες ανακαλύψεις δεν ταιριάζουν απαραίτητα στα μοντέλα», δήλωσε ο Clarke. «Οι πλανήτες μάζας του Κρόνου υποτίθεται ότι σχηματίζονται συγκεντρώνοντας πρώτα έναν συμπαγή πυρήνα και έπειτα τραβώντας ένα στρώμα αερίου στην κορυφή, αλλά αυτές οι διαδικασίες υποτίθεται ότι είναι πολύ αργές σε μεγάλες αποστάσεις από το αστέρι. Τα περισσότερα μοντέλα θα αγωνιστούν να φτιάξουν πλανήτες αυτής της μάζας σε αυτήν την απόσταση. "
Αυτό, φυσικά, είναι που κάνει την επιστήμη τόσο επιτακτική και αποτελεσματική. Οι αστρονόμοι παρατηρούν κάτι και δημιουργούν ένα μοντέλο για να το εξηγήσουν. Στη συνέχεια συνεχίζουν να παρατηρούν, και μερικές ανακαλύψεις ενισχύουν το μοντέλο, ενώ άλλες το προκαλούν. Έτσι, το μοντέλο συνεχίζει να ενημερώνεται και με την πάροδο του χρόνου αντιπροσωπεύει ρεαλιστικά ένα μεγαλύτερο και μεγαλύτερο δείγμα παρατηρήσεων.
Οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν να μελετούν αυτό το σύστημα για να προσπαθήσουν να αποκαλύψουν μερικά από αυτά τα μυστήρια. Η ALMA έχει φέρει επανάσταση στη μελέτη των πρωτοπλανητικών δίσκων και η μελλοντική δουλειά αναμφίβολα θα στηριχτεί πάλι στο ALMA. Έχει τη δύναμη να απεικονίζει πλανήτες που σχηματίζονται μέσα σε πρωτοπλανητικούς δίσκους, οι οποίοι είναι σκοτεινοί, με χαμηλό φωτισμό μέρη που είναι πολύ δύσκολο να δούμε.
Να είστε προετοιμασμένοι να εκπλαγείτε από αυτό που βλέπει η ALMA. Πάλι.
- Δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου του Καίμπριτζ: «Οι γιγαντιαίοι πλανήτες γύρω από το νεαρό αστέρι εγείρουν ερωτήσεις σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες»
- Ερευνητικό έγγραφο: «Υψηλής ανάλυσης χιλιοστομετρική απεικόνιση του CI Tau Protoplanetary Disk: Ένα τεράστιο σύνολο Πρωτοπλανητών από 0,1 έως 100 au»
- Δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου Ράις: «Οι αστρονόμοι βρίσκουν τεράστιο πλανήτη γύρω από πολύ νεαρό αστέρι»
- Σελίδα Wikipedia: Nebular Hypothesis
