Πώς μπορούν δύο πλανήτες τόσο παρόμοιοι από ορισμένες απόψεις να έχουν τόσο διαφορετικές πυκνότητες; Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, μια καταστροφική σύγκρουση μπορεί να φταίει.
Στο ηλιακό μας σύστημα, όλοι οι εσωτερικοί πλανήτες είναι μικροί βραχώδεις κόσμοι με παρόμοιες πυκνότητες, ενώ οι εξωτερικοί πλανήτες είναι γίγαντες αερίου με τις δικές τους παρόμοιες πυκνότητες. Αλλά δεν είναι όλα τα ηλιακά συστήματα σαν δικά μας.
Η αποστολή Kepler ανακάλυψε μια μεγάλη ποικιλία εξωπλανητών κατά τη διάρκεια των εννέα ετών λειτουργίας της. Χάρη σε αυτήν την αποστολή, γνωρίζουμε τώρα μόνο 2.000 επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες που έχουν λιγότερες από τρεις ακτίνες της Γης. Και παρόλο που αυτοί οι 2.000 πλανήτες έχουν αρκετά περιορισμένο εύρος μεγεθών, η πυκνότητά τους μπορεί να ποικίλλει σημαντικά.
Το νέο έγγραφο δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy από τους αστρονόμους Aldo S. Bonomo και Mario Damasso του Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF), και από το Κέντρο Αστροφυσικής | Ο αστροφυσικός Harvard & Smithsonian (CfA) Li Zeng. Στη μελέτη συμμετείχαν επίσης μια μεγάλη ομάδα συναδέλφων που ήταν πάρα πολλές για λίστα.
Μερικοί από τους 2.000 εξωπλανήτες που αναφέρθηκαν προηγουμένως έχουν πυκνότητες χαμηλότερες από τον γίγαντα αερίου Ποσειδώνας, ο οποίος αποτελείται από πτητικά χαμηλής πυκνότητας, ενώ μερικοί έχουν πυκνότητες υψηλότερες από τη Γη, που αποτελείται κυρίως από βράχο (περίπου 32% σίδηρος.) Μια νέα μελέτη εξέτασε εξωπλανήτες σε το σύστημα Kepler-107 για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς οι πλανήτες στο ίδιο σύστημα και με παρόμοια μεγέθη μπορούν να έχουν τόσο μεγάλο εύρος πυκνότητας.
Η ομάδα επικεντρώθηκε στο σύστημα Kepler-107 επειδή περιέχει τέσσερις πλανήτες μεγέθους υπο-Ποσειδώνα: Kepler-107b, c, d και e. Οι δύο πιο εσωτερικοί πλανήτες, 107b και 107c, έχουν σχεδόν πανομοιότυπες ακτίνες 1,5 και 1,6 γήινων ακτίνων, αλλά το 107c είναι διπλάσιος από τους 107b. Πώς μπορούν αυτά τα δίδυμα, που αποτελούν μέρος ενός πολύ συμπαγούς συστήματος πλανητών, να έχουν τόσο διαφορετικές συνθέσεις;
"Αυτό είναι ένα από τα πολλά ενδιαφέροντα συστήματα εξωπλανητών που το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler έχει ανακαλύψει και χαρακτηρίσει."
Li Zeng, Τμήμα Γη και Πλανητικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.
Η σύντομη απάντηση είναι είτε ότι σχηματίστηκαν υπό πολύ διαφορετικές συνθήκες, είτε ότι κάτι δραματικό συνέβη μετά τον σχηματισμό για να αλλάξει τόσο δραστικά την πυκνότητά τους.
Πριν από τον Κέπλερ, οι αστρονόμοι είχαν μόνο το δικό μας Ηλιακό Σύστημα για να περάσουν. Και στο Σύστημά μας, φαίνεται ότι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας σχηματίστηκαν στα εξωτερικά άκρα του πρωτοπλανητικού δίσκου, από κρύα παγωμένα και αέρια που αποτελούσαν το μεγαλύτερο μέρος του υλικού στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Στο εσωτερικό του νέου ηλιακού συστήματος, οι βραχώδεις πλανήτες σχηματίστηκαν από υλικά που επέζησαν από την ακτινοβολία του Ήλιου, όπως πυριτικά άλατα και σίδηρος.
Αλλά η αποστολή του Kepler μάς έδειξε ότι αυτό που θεωρούμε ως κανόνας, δηλαδή το δικό μας Ηλιακό Σύστημα, είναι ένα μόνο μονοπάτι που μπορούν να ακολουθήσουν τα ηλιακά συστήματα. Ο Κέπλερ ανακάλυψε πολλούς λεγόμενους «Hot Jupiters», μεγάλους, αέριους κόσμους σε τροχιά πολύ κοντά στα δικά τους αστέρια. Αυτοί οι τεράστιοι γίγαντες φυσικού αερίου δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν τόσο κοντά στα αστέρια τους, επειδή τα αέρια από τα οποία σχηματίστηκαν δεν θα είχαν επιβιώσει τόσο κοντά στο αστέρι τους. Πρέπει να έχουν σχηματιστεί πιο μακριά και μετά μετανάστευσαν.
Υπάρχουν ενδείξεις ότι ο Δίας σχηματίστηκε στα εξωτερικά άκρα του Ηλιακού μας Συστήματος και μετά μετανάστευσε πιο κοντά στον Ήλιο, προτού βρει το δρόμο του στην τρέχουσα τροχιά του. Αλλά όσο γνωρίζουμε, οι εσωτερικοί βραχώδεις πλανήτες δεν μετανάστευσαν: σχηματίστηκαν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και έμειναν εδώ.
Το σύστημα Kepler 107 μας δείχνει επίσης ότι τα ηλιακά συστήματα μπορούν να σχηματιστούν διαφορετικά από τα δικά μας και ότι μια καταστροφική σύγκρουση μεταξύ δύο κόσμων μπορεί να αλλάξει την πυκνότητά τους.
Οι Kepler 107b και 107c έχουν ακτίνες 1,53 και 1,59 Γήινες ακτίνες, περιόδους τροχιάς 3,18 και 4,9 ημερών, αλλά πυκνότητες 5,3 και 12,65 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό, αντίστοιχα. Τι μπορεί να εξηγήσει την τεράστια ανισότητα στις πυκνότητες; Εάν η ηλιακή ακτινοβολία ήταν υπεύθυνη, βάζοντας τα πτητικά, τότε δεν θα υποβλήθηκαν και οι δύο πλανήτες; Επίσης, ο εξωτερικός πλανήτης έχει τη μεγαλύτερη πυκνότητα, όχι τον εσωτερικό.
Η ομάδα των αστρονόμων υποστηρίζει ότι ήταν μια καταστροφική σύγκρουση που ευθύνεται για τις διαφορετικές πυκνότητες.
Αυτό που πιστεύουν ότι συνέβη είναι ότι ο Kepler 107c, ο εξωτερικός και πιο πυκνός πλανήτης, υπέστη μια καταστροφική σύγκρουση που έβγαλε τον πυριτικό μανδύα του, αφήνοντας μόνο τον σίδηρο πυρήνα.
«Αυτό είναι ένα από τα πολλά ενδιαφέροντα συστήματα εξωπλανητών που το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler έχει ανακαλύψει και χαρακτηρίσει», δήλωσε ο Λι Ζενγκ του Χάρβαρντ. «Αυτή η ανακάλυψη επιβεβαίωσε παλαιότερη θεωρητική εργασία που υποδηλώνει ότι ο τεράστιος αντίκτυπος μεταξύ των πλανητών έχει διαδραματίσει ρόλο κατά τον σχηματισμό του πλανήτη. Η αποστολή TESS αναμένεται να βρει περισσότερα από τέτοια παραδείγματα. "
Οι πλανητικές συγκρούσεις δεν είναι μια νέα ιδέα. Τα στοιχεία δείχνουν ότι το φεγγάρι της Γης δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα καταστροφικής σύγκρουσης μεταξύ της Γης και ενός άλλου σώματος που ονομάζεται Theia. Αυτή η νέα έρευνα δείχνει ότι μπορεί να είναι πολύ πιο συνηθισμένες από ό, τι πιστεύεται.
Εάν καταστροφικές διαταραχές συμβαίνουν συχνά στα πλανητικά συστήματα, τότε οι αστρονόμοι προβλέπουν την εύρεση πολλών άλλων παραδειγμάτων όπως το Kepler-107, καθώς ο αυξανόμενος αριθμός πυκνότητας εξωπλανητών προσδιορίζεται με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Πηγές:
- Ερευνητικό έγγραφο: Ένας τεράστιος αντίκτυπος ως η πιθανή προέλευση διαφορετικών διδύμων στο σύστημα εξωπλανητών Kepler-107
- Δελτίο Τύπου: Συγκρουόμενοι εξωπλανήτες
- Βικιπαίδεια: Kepler-107
- Cal-Tech: Hot Jupiters
- Βικιπαίδεια: Hot Jupiter
