Ήταν μια συναρπαστική στιγμή για τον τομέα των μελετών εξωπλανήτη τελευταία! Το περασμένο καλοκαίρι, ερευνητές από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός πλανήτη που μοιάζει με τη Γη (Proxima b) που βρίσκεται στο σύστημα των αστεριών που είναι ο πλησιέστερος στο δικό μας. Και μόλις πριν από έξι μήνες, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακοίνωσε την ανακάλυψη επτά βραχώδεις πλανητών σε τροχιά γύρω από το κοντινό αστέρι TRAPPIST-1.
Αλλά σε αυτό που θα μπορούσε να είναι η πιο ενθαρρυντική ανακάλυψη για όσους ελπίζουν να βρουν έναν κατοικήσιμο πλανήτη πέρα από τη Γη, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων μόλις ανακοίνωσε την ανακάλυψη τεσσάρων υποψηφίων εξωπλανητών στο σύστημα tau Ceti. Εκτός από το να βρίσκεστε κοντά στο Ηλιακό Σύστημα - μόλις 12 έτη φωτός - αυτό το εύρημα είναι επίσης ενθαρρυντικό επειδή οι υποψήφιοι του πλανήτη περιστρέφονται σε ένα αστέρι σαν το δικό μας!
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς αυτά τα ευρήματα - «Η διαφορά χρώματος κάνει τη διαφορά: τέσσερις υποψήφιοι πλανήτη γύρω από το tau Ceti» - πρόσφατα εμφανίστηκε στο διαδίκτυο και έγινε αποδεκτή για δημοσίευση Αστροφυσική Εφημερίδα. Με επικεφαλής ερευνητές από το Κέντρο Έρευνας της Αστροφυσικής (CAR) στο Πανεπιστήμιο του Hertfordshire, η ομάδα ανέλυσε το tau Ceti χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο εξάλειψης θορύβου για να προσδιορίσει την παρουσία τεσσάρων πλανητών που μοιάζουν με τη Γη.
Αυτή η ανακάλυψη έγινε δυνατή χάρη στις συνεχιζόμενες βελτιώσεις στην οργάνωση, την παρατήρηση και την κοινή χρήση δεδομένων, οι οποίες επιτρέπουν έρευνες συνεχώς αυξανόμενης ευαισθησίας. Όπως είπε ο Steven Vogt, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο UC Santa Cruz και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, σε ένα δελτίο τύπου του UCSC:
«Τώρα τελικά διασχίζουμε ένα κατώφλι όπου, μέσω πολύ εξελιγμένης μοντελοποίησης μεγάλων συνδυασμένων συνόλων δεδομένων από πολλούς ανεξάρτητους παρατηρητές, μπορούμε να αποσυνδέσουμε τον θόρυβο λόγω αστρικής επιφανειακής δραστηριότητας από τα πολύ μικροσκοπικά σήματα που δημιουργούνται από τα βαρυτικά ρυμουλκά από πλανήτες σε τροχιά μεγέθους Γης "
Αυτό είναι το τελευταίο σε μια μακρά σειρά ερευνών του tau Ceti, το οποίο ενδιαφέρει τους αστρονόμους εδώ και δεκαετίες. Μέχρι το 1988, πραγματοποιήθηκαν αρκετές μετρήσεις ακτινωτής ταχύτητας του συστήματος αστεριών που αποκλείουν την πιθανότητα μαζικών πλανητών σε αποστάσεις σαν τον Δία. Το 2012, οι αστρονόμοι από το UC Santa Barabara παρουσίασαν μια μελέτη που έδειξε ότι ο tau Ceti μπορεί να τροχιαστεί από πέντε εξωπλανήτες, δύο από τους οποίους βρίσκονταν στην κατοικήσιμη ζώνη του αστεριού.
Η ομάδα πίσω από αυτήν τη μελέτη περιελάμβανε αρκετά μέλη που συνέταξαν αυτήν την τελευταία μελέτη. Εκείνη την εποχή, ο επικεφαλής συγγραφέας Mikko Tuomi (Πανεπιστήμιο του Hertfordshire, συν-συγγραφέας της πιο πρόσφατης) ηγήθηκε μιας προσπάθειας για την ανάπτυξη καλύτερων τεχνικών ανάλυσης δεδομένων και χρησιμοποίησε αυτό το αστέρι ως σημείο αναφοράς. Όπως εξήγησε ο Tuomi, αυτές οι προσπάθειες τους επέτρεψαν να αποκλείσουν δύο από τα σήματα που είχαν προηγουμένως αναγνωριστεί ως πλανήτες:
«Καταλήξαμε με έναν έξυπνο τρόπο να διακρίνουμε τη διαφορά μεταξύ των σημάτων που προκαλούνται από τους πλανήτες και εκείνων που προκαλούνται από τη δραστηριότητα του αστεριού. Συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούσαμε να δούμε πώς η δραστηριότητα του αστεριού διέφερε σε διαφορετικά μήκη κύματος και χρησιμοποιήσαμε αυτές τις πληροφορίες για να διαχωρίσουμε αυτήν τη δραστηριότητα από σήματα πλανητών. "
Για χάρη αυτής της τελευταίας μελέτης - την οποία ηγήθηκε ο Fabo Feng, μέλος της CAR - η ομάδα στηρίχθηκε σε δεδομένα που παρέχονται από τον φασματογράφο High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) στο Παρατηρητήριο La Silla της ESO στη Χιλή και Όργανο Echelle Spectrometer υψηλής ανάλυσης (HIRES) στο Παρατηρητήριο WM Keck στο Mauna Kea της Χαβάης.
Από αυτό, κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα μοντέλο που αφαιρούσε τον «θόρυβο που εξαρτάται από το μήκος κύματος» από τις μετρήσεις της ακτινικής ταχύτητας. Μετά την εφαρμογή αυτού του μοντέλου σε έρευνες που έγιναν από tau Ceti, κατάφεραν να λάβουν μετρήσεις που ήταν αρκετά ευαίσθητες για να ανιχνεύσουν μεταβολές στην κίνηση του αστεριού τόσο μικρές όσο 30 cm ανά δευτερόλεπτο. Στο τέλος, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το tau Ceti έχει ένα σύστημα που δεν υπερβαίνει τους τέσσερις εξωπλανήτες.
Όπως ανέφερε ο Tuomi, μετά από αρκετές έρευνες και προσπάθειες για την εξάλειψη του ξένου θορύβου, οι αστρονόμοι μπορεί τελικά να έχουν μια σαφή εικόνα του αριθμού των πλανητών που έχει ο tau Ceti και τι είδους. «Όσο κι αν κοιτάξουμε το αστέρι, φαίνεται ότι υπάρχουν τουλάχιστον τέσσερις βραχώδεις πλανήτες σε τροχιά γύρω του», είπε. «Μαθαίνουμε αργά να λέμε τη διαφορά μεταξύ των ταλαντώσεων που προκαλούνται από τους πλανήτες και εκείνων που προκαλούνται από την αστρική ενεργή επιφάνεια. Αυτό μας επέτρεψε να επαληθεύσουμε ουσιαστικά την ύπαρξη των δύο εξωτερικών, δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών στο σύστημα. "
Εκτιμούν περαιτέρω από τις εκλεπτυσμένες μετρήσεις τους ότι αυτοί οι πλανήτες έχουν μάζες που κυμαίνονται από τέσσερις γήινες μάζες (γνωστές και ως «υπερ-Γήιες») έως και 1,7 γήινες μάζες, καθιστώντας τους μεταξύ των μικρότερων πλανητών που έχουν ανιχνευθεί ποτέ γύρω από ένα κοντινό ηλιακό αστέρι . Αλλά το πιο συναρπαστικό από όλα είναι το γεγονός ότι δύο από αυτούς τους πλανήτες (tau Ceti e και f) βρίσκονται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του αστεριού.
Ο λόγος για αυτό είναι επειδή το tau Ceti είναι ένα αστέρι τύπου G (κίτρινος νάνος), το οποίο το κάνει παρόμοιο με τον δικό μας Ήλιο - περίπου 0,78 φορές πιο ογκώδες και μισό όσο πιο φωτεινό. Αντίθετα, πολλοί εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα - όπως το Proxima b και οι επτά πλανήτες του TRAPPIST-1 - όλα τα αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος) σε τροχιά. Σε σύγκριση με τον Ήλιο μας, αυτά τα αστέρια είναι μεταβλητά και ασταθή, αυξάνοντας τις πιθανότητές τους να απογυμνώσουν την ατμόσφαιρα των αντίστοιχων πλανητών τους.
Επιπλέον, δεδομένου ότι οι κόκκινοι νάνοι είναι πολύ πιο σκοτεινοί από τον Ήλιο μας, ένας βραχώδης πλανήτης θα πρέπει να περιστρέφεται πολύ κοντά τους για να βρίσκεται εντός των κατοικήσιμων ζωνών τους. Σε τέτοιου είδους απόσταση, ο πλανήτης πιθανότατα θα ήταν κλειδωμένος παλιρροιακά, πράγμα που σημαίνει ότι μια πλευρά θα βλέπει συνεχώς προς τον ήλιο. Αυτό επίσης καθιστά τις πιθανότητες ζωής που αναδύονται σε οποιονδήποτε τέτοιο πλανήτη πολύ λεπτές.
Εξαιτίας αυτού, οι αστρονόμοι ανυπομονώ να βρουν περισσότερους εξωπλανήτες γύρω από αστέρια που είναι πιο κοντά σε μέγεθος, μάζα και φωτεινότητα από τα δικά μας. Αλλά προτού κάποιος ενθουσιαστεί, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτοί οι κόσμοι είναι Super-Earths - με έως και τέσσερις φορές τη μάζα της Γης. Αυτό σημαίνει ότι (ανάλογα με την πυκνότητά τους) οποιαδήποτε ζωή που μπορεί να προκύψει σε αυτούς τους πλανήτες θα υπόκειται σε σημαντικά αυξημένη βαρύτητα.
Επιπλέον, ένας τεράστιος δίσκος συντριμμιών περιβάλλει το αστέρι, πράγμα που σημαίνει ότι αυτοί οι εξόχως πλανήτες υπόκεινται πιθανώς σε έντονο βομβαρδισμό από αστεροειδείς και κομήτες. Αυτό δεν αντιστοιχεί ακριβώς στην πιθανή ζωή σε αυτούς τους πλανήτες! Ωστόσο, αυτή η μελέτη είναι πολύ ενθαρρυντική και για διάφορους λόγους. Πέρα από την εύρεση ισχυρών ενδείξεων εξωπλανητών γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με Ήλιο, οι μετρήσεις που οδήγησαν στην ανίχνευσή τους είναι οι πιο ευαίσθητες μέχρι σήμερα.
Με τον ρυθμό βελτίωσης των μεθόδων τους, οι ερευνητές θα πρέπει να φτάσουν στο όριο των 10 εκατοστών ανά δευτερόλεπτο καθόλου. Αυτό είναι το επίπεδο ευαισθησίας που απαιτείται για την ανίχνευση αναλόγων της Γης - επίσης. ο ορείχαλκος για εξωπλανήτες-κυνηγούς. Όπως έδειξε ο Φενγκ:
«Η ανίχνευσή μας τόσο αδύναμων ταλαντώσεων αποτελεί ορόσημο στην αναζήτηση αναλόγων της Γης και στην κατανόηση της βιωσιμότητας της Γης μέσω σύγκρισης με αυτά τα ανάλογα. Έχουμε εισαγάγει νέες μεθόδους για την αφαίρεση του θορύβου στα δεδομένα, προκειμένου να αποκαλυφθούν τα αδύναμα πλανητικά σήματα. "
Σκέψου το! Σε καθόλου χρόνο, οι εξωπλανήτες-κυνηγοί θα μπορούσαν να βρουν πληθώρα πλανητών που δεν είναι μόνο πολύ κοντά σε μέγεθος και μάζα με τη Γη, αλλά και σε τροχιά εντός των κατοικήσιμων ζωνών των αστεριών τους. Σε αυτό το σημείο, οι επιστήμονες είναι βέβαιο ότι θα απαλλάσσουν από σαφώς αόριστους όρους όπως «δυνητικά κατοικήσιμος» και «γήινος» και αρχίζουν να χρησιμοποιούν όρους όπως «αναλογικό της Γης» με αυτοπεποίθηση. Δεν υπάρχει πλέον αμφισημία, απλά η πεποίθηση ότι η Γη δεν είναι μοναδική!
Με περίπου 100 δισεκατομμύρια πλανήτες μόνο στον γαλαξία μας, είμαστε σίγουροι ότι θα βρούμε αρκετές Γη εδώ. Κάποιος μπορεί να ελπίζει ότι έχουν δημιουργήσει μια περίπλοκη ζωή όπως η δική μας, και ότι έχουν τη διάθεση να συνομιλήσουν!
