Σύμφωνα με τις τρέχουσες εκτιμήσεις, θα μπορούσαν να υπάρχουν μόνο 100 δισεκατομμύρια πλανήτες στον Γαλαξία μας. Δυστυχώς, η εύρεση στοιχείων αυτών των πλανητών είναι δύσκολη, χρονοβόρα δουλειά. Ως επί το πλείστον, οι αστρονόμοι αναγκάζονται να βασίζονται σε έμμεσες μεθόδους που μετρούν τις πτώσεις στη φωτεινότητα ενός αστεριού (η μέθοδος διέλευσης) των μετρήσεων Doppler της κίνησης του αστεριού (η μέθοδος Radial Velocity).
Η άμεση απεικόνιση είναι πολύ δύσκολη λόγω του φαινομένου ακύρωσης που έχουν τα αστέρια, όπου η φωτεινότητά τους καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό πλανητών σε τροχιά. Ευτυχώς, μια νέα μελέτη με επικεφαλής το Κέντρο Επεξεργασίας και Ανάλυσης Υπέρυθρων (IPAC) στο Caltech κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μπορεί να υπάρχει μια συντόμευση για την εξεύρεση εξωπλανητών χρησιμοποιώντας άμεση απεικόνιση. Η λύση, ισχυρίζονται, είναι να αναζητήσουν συστήματα με έναν περιστασιακό δίσκο συντριμμιών, γιατί είναι βέβαιο ότι έχουν τουλάχιστον έναν γιγαντιαίο πλανήτη.
Η μελέτη, με τίτλο «Μια άμεση έρευνα απεικόνισης των δίσκων που έχουν εντοπιστεί από το Spitzer: Τα περιστατικά των γιγαντιαίων πλανητών σε Dusty Systems», εμφανίστηκε πρόσφατα στο Η Αστρονομική Εφημερίδα. Η Tiffany Meshkat, βοηθός ερευνητής στο IPAC / Caltech, ήταν ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, την οποία εκτέλεσε ενώ εργαζόταν στο Jet Propulsion Laboratory της NASA ως μεταδιδακτορικός ερευνητής.
Για χάρη αυτής της μελέτης, η Δρ. Meshkat και οι συνάδελφοί της εξέτασαν δεδομένα για 130 διαφορετικά συστήματα ενός αστεριού με δίσκους υπολειμμάτων, τα οποία στη συνέχεια συγκρίθηκαν με 277 αστέρια που δεν φαίνεται να φιλοξενούν δίσκους. Όλα αυτά τα αστέρια παρατηρήθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA και ήταν όλα σχετικά μικρά στην ηλικία (λιγότερο από 1 δισεκατομμύριο χρόνια). Από αυτά τα 130 συστήματα, 100 είχαν προηγουμένως μελετηθεί για την εύρεση εξωπλανητών.
Ο Δρ. Meshkat και η ομάδα της παρακολούθησαν τα υπόλοιπα 30 συστήματα χρησιμοποιώντας δεδομένα από το W.M. Το Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη και το Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στη Χιλή. Αν και δεν ανίχνευσαν νέους πλανήτες σε αυτά τα συστήματα, οι εξετάσεις τους βοήθησαν στο χαρακτηρισμό της αφθονίας των πλανητών σε συστήματα που είχαν δίσκους.
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι νεαρά αστέρια με δίσκους συντριμμιών είναι πιο πιθανό να έχουν επίσης γιγάντιους εξωπλανήτες με μεγάλες τροχιές από εκείνους που δεν το κάνουν. Αυτοί οι πλανήτες ήταν επίσης πιθανό να έχουν πέντε φορές τη μάζα του Δία, καθιστώντας τους έτσι «Super-Jupiters». Όπως εξήγησε ο Δρ Meshkat σε ένα πρόσφατο δελτίο τύπου της NASA, αυτή η μελέτη θα είναι χρήσιμη όταν έρθει η ώρα για τους κυνηγούς εξωπλανητών να επιλέξουν τους στόχους τους:
«Η έρευνά μας είναι σημαντική για το πώς οι μελλοντικές αποστολές θα σχεδιάσουν ποια αστέρια θα παρατηρήσουν. Πολλοί πλανήτες που έχουν βρεθεί μέσω άμεσης απεικόνισης βρίσκονται σε συστήματα που είχαν δίσκους συντρίμμια, και τώρα γνωρίζουμε ότι η σκόνη θα μπορούσε να είναι δείκτες μη ανακαλυφθέντων κόσμων. "
Αυτή η μελέτη, η οποία ήταν η μεγαλύτερη εξέταση αστεριών με σκονισμένους δίσκους συντριμμιών, παρείχε επίσης τα καλύτερα στοιχεία μέχρι σήμερα ότι οι γιγαντιαίοι πλανήτες είναι υπεύθυνοι για τη διατήρηση των δίσκων συντριμμιών. Ενώ η έρευνα δεν έλυσε άμεσα γιατί η παρουσία ενός γιγαντιαίου πλανήτη θα προκαλούσε τη δημιουργία δίσκων από συντρίμμια, οι συγγραφείς υποδεικνύουν ότι τα αποτελέσματά τους συνάδουν με τις προβλέψεις ότι οι δίσκοι συντρίμμια είναι προϊόντα γιγαντιαίων πλανητών που αναδεύονται και προκαλούν συγκρούσεις σκόνης.
Με άλλα λόγια, πιστεύουν ότι η βαρύτητα ενός γιγαντιαίου πλανήτη θα προκαλούσε τη σύγκρουση των πλανητών, εμποδίζοντας έτσι να σχηματίσουν επιπλέον πλανήτες. Όπως εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Dimitri Mawet, ο οποίος είναι επίσης ανώτερος ερευνητής της JPL:
«Είναι πιθανό να μην βρούμε μικρούς πλανήτες σε αυτά τα συστήματα γιατί, από νωρίς, αυτά τα τεράστια σώματα κατέστρεψαν τα δομικά στοιχεία από βραχώδεις πλανήτες, στέλνοντάς τους να συντρίβονται μεταξύ τους με υψηλές ταχύτητες αντί να συνδυάζουν απαλά. "
Μέσα στο Ηλιακό Σύστημα, οι γιγαντιαίοι πλανήτες δημιουργούν ζώνες από συντρίμμια. Για παράδειγμα, ανάμεσα στον Άρη και τον Δία, έχετε τον Κύριο Ζώνη Αστεροειδών, ενώ πέρα από τον Ποσειδώνα βρίσκεται η Ζώνη Κουίπερ. Πολλά από τα συστήματα που εξετάστηκαν σε αυτήν τη μελέτη έχουν επίσης δύο ιμάντες, αν και είναι σημαντικά νεότεροι από τους ιμάντες του Ηλιακού Συστήματος - περίπου 1 δισεκατομμύριο ετών σε σύγκριση με 4,5 δισεκατομμύρια ετών.
Ένα από τα συστήματα που εξετάστηκαν στη μελέτη ήταν το Beta Pictoris, ένα σύστημα που έχει δίσκο συντριμμιών, κομήτες και ένα επιβεβαιωμένο εξωπλανήτη. Αυτός ο πλανήτης, που ονομάζεται Beta Pictoris b, ο οποίος έχει 7 μάζες του Δία και περιστρέφεται γύρω από το αστέρι σε απόσταση 9 AUs - δηλαδή εννέα φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αυτό το σύστημα έχει απεικονιστεί άμεσα από αστρονόμους στο παρελθόν χρησιμοποιώντας επίγεια τηλεσκόπια.
Αρκετά ενδιαφέρον, οι αστρονόμοι προέβλεψαν την ύπαρξη αυτού του εξωπλανήτη πολύ πριν επιβεβαιωθεί, με βάση την παρουσία και τη δομή του δίσκου συντριμμιών του συστήματος. Ένα άλλο σύστημα που μελετήθηκε ήταν το HR8799, ένα σύστημα με δίσκο υπολειμμάτων που έχει δύο εμφανείς ζώνες σκόνης. Σε αυτά τα είδη συστημάτων, η παρουσία περισσότερων γιγαντιαίων πλανητών συνάγεται με βάση την ανάγκη διατήρησης αυτών των ιμάντων σκόνης.
Αυτό πιστεύεται ότι ισχύει για το δικό μας Ηλιακό Σύστημα, όπου πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, οι γιγαντιαίοι πλανήτες εκτρέπουν τους κομήτες που περνούν προς τον Ήλιο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την ύστερη βαριά βομβαρδία, όπου οι εσωτερικοί πλανήτες υπέστησαν αμέτρητες επιπτώσεις που είναι ακόμη ορατές σήμερα. Οι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου οι μεταναστεύσεις του Δία, του Κρόνου, του Ουρανού και του Ποσειδώνα εκτρέπουν τη σκόνη και τα μικρά σώματα για να σχηματίσουν τη ζώνη Kuiper και τη ζώνη αστεροειδών.
Ο Δρ. Meshkat και η ομάδα της σημείωσαν επίσης ότι τα συστήματα που εξέτασαν περιείχαν πολύ περισσότερη σκόνη από το ηλιακό μας σύστημα, το οποίο θα μπορούσε να αποδοθεί στις διαφορές ηλικίας τους. Στην περίπτωση συστημάτων ηλικίας περίπου 1 δισεκατομμυρίου ετών, η αυξημένη παρουσία σκόνης θα μπορούσε να οφείλεται σε σύγκρουση μικρών σωμάτων που δεν έχουν ακόμη σχηματίσει μεγαλύτερα σώματα. Από αυτό, μπορεί να συναχθεί ότι το ηλιακό μας σύστημα ήταν κάποτε πολύ πιο σκονισμένο.
Ωστόσο, οι συγγραφείς σημειώνουν επίσης ότι τα συστήματα που παρατήρησαν - τα οποία έχουν έναν γιγαντιαίο πλανήτη και έναν δίσκο συντριμμιών - μπορεί να περιέχουν περισσότερους πλανήτες που απλά δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη. Στο τέλος, παραδέχονται ότι χρειάζονται περισσότερα δεδομένα πριν αυτά τα αποτελέσματα θεωρηθούν πειστικά. Εν τω μεταξύ, αυτή η μελέτη θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως οδηγός για το πού θα μπορούσαν να βρεθούν εξωπλανήτες.
Όπως ο Karl Stapelfeldt, επικεφαλής επιστήμονας του Γραφείου Εξερεύνησης Exoplanet της NASA και συν-συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε:
«Δείχνοντας στους αστρονόμους όπου μελλοντικές αποστολές όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA έχουν την καλύτερη ευκαιρία να βρουν γιγάντιους εξωπλανήτες, αυτή η έρευνα ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές ανακαλύψεις».
Επιπλέον, αυτή η μελέτη θα μπορούσε να βοηθήσει στην ενημέρωση της δικής μας κατανόησης για το πώς εξελίχθηκε το Ηλιακό Σύστημα κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών. Για αρκετό καιρό, οι αστρονόμοι συζητούν για το εάν πλανήτες όπως ο Δίας μετανάστευσαν στις τρέχουσες θέσεις τους και πώς αυτό επηρέασε την εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος. Και συνεχίζει να υπάρχει συζήτηση για το πώς σχηματίστηκε η Κύρια Ζώνη (δηλ. Άδειο γεμάτο).
Τελευταίο, αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, θα μπορούσε να ενημερώσει μελλοντικές έρευνες, επιτρέποντας στους αστρονόμους να γνωρίζουν ποια αστρικά συστήματα αναπτύσσονται σύμφωνα με τις δικές μας, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Όπου τα συστήματα αστεριών έχουν δίσκους συντριμμιών, συνάγουν την παρουσία ενός ιδιαίτερα μαζικού γίγαντα αερίου. Και όπου έχουν ένα δίσκο με δύο εμφανείς ζώνες σκόνης, μπορούν να συμπεράνουν ότι θα γίνει και ένα σύστημα που περιέχει πολλούς πλανήτες και δύο ζώνες.
