Οι αστρονόμοι γοητεύονται κατανοητά με το σύστημα Epsilon Eridani. Πρώτον, αυτό το σύστημα αστεριών βρίσκεται πολύ κοντά στο δικό μας, σε απόσταση περίπου 10,5 ετών φωτός από το Ηλιακό Σύστημα. Δεύτερον, είναι γνωστό εδώ και αρκετό καιρό ότι περιέχει δύο αστεροειδείς ζώνες και έναν μεγάλο δίσκο συντριμμιών. Και τρίτον, οι αστρονόμοι υποπτεύονται για πολλά χρόνια ότι αυτό το αστέρι μπορεί επίσης να έχει ένα σύστημα πλανητών.
Πάνω από όλα αυτά, μια νέα μελέτη από μια ομάδα αστρονόμων έδειξε ότι ο Epsilon Eridani μπορεί να ήταν το δικό μας Ηλιακό Σύστημα κατά τη διάρκεια των νεότερων ημερών του. Στηριζόμενη στο αεροσκάφος Στρατοσφαιρικού Παρατηρητηρίου για την υπέρυθρη αστρονομία (SOFIA) της NASA, η ομάδα διεξήγαγε μια λεπτομερή ανάλυση του συστήματος που έδειξε πώς έχει μια αρχιτεκτονική εξαιρετικά παρόμοια με αυτήν που πιστεύει ο αστρονόμος κάποτε.
Με επικεφαλής την Kate Su - έναν συνεργάτη αστρονόμου στο Παρατηρητήριο Steward στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα - η ομάδα περιλαμβάνει ερευνητές και αστρονόμους από το Τμήμα Φυσικής & Αστρονομίας του Κρατικού Πανεπιστημίου της Αϊόβα, το Αστροφυσικό Ινστιτούτο και το Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο του Πανεπιστημίου της Jena (Γερμανία) , και το Jet Propulsion Laboratory και το Ames Research Center της NASA.
Για χάρη της μελέτης τους - τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύθηκαν στο Η Αστρονομική Εφημερίδα με τον τίτλο "Η εσωτερική κατανομή συντριμμάτων 25 AU στο σύστημα Epsilon Eri" - η ομάδα βασίστηκε σε δεδομένα που ελήφθησαν από μια πτήση της SOFIA τον Ιανουάριο του 2015. Σε συνδυασμό με λεπτομερή μοντελοποίηση υπολογιστών και έρευνα που συνεχίστηκε για χρόνια, κατάφεραν να κάνουν νέοι προσδιορισμοί σχετικά με τη δομή του δίσκου συντρίμμια.
Όπως έχει ήδη σημειωθεί, προηγούμενες μελέτες του Epsilon Eridani έδειξαν ότι το σύστημα περιβάλλεται από δακτυλίους που αποτελούνται από υλικά που βασικά έχουν απομείνει από τη διαδικασία του πλανητικού σχηματισμού. Τέτοιοι δακτύλιοι αποτελούνται από αέριο και σκόνη, και πιστεύεται ότι περιέχουν και πολλά μικρά βραχώδη και παγωμένα σώματα - όπως το Kuiper Belt του Ηλιακού Συστήματος, το οποίο περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο μας πέρα από τον Ποσειδώνα.
Οι προσεκτικές μετρήσεις της κίνησης του δίσκου έδειξαν επίσης ότι ένας πλανήτης με σχεδόν την ίδια μάζα με τον Δία περιβάλλει το αστέρι σε απόσταση συγκρίσιμη με την απόσταση του Δία από τον Ήλιο. Ωστόσο, βάσει προηγούμενων δεδομένων που ελήφθησαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν τη θέση του θερμού υλικού μέσα στο δίσκο - δηλαδή τη σκόνη και το αέριο - που οδήγησαν σε δύο μοντέλα.
Σε ένα, το θερμό υλικό συγκεντρώνεται σε δύο στενούς δακτυλίους συντριμμιών που περιστρέφονται γύρω από το αστέρι σε αποστάσεις που αντιστοιχούν αντίστοιχα στον Κύριο Αστεροειδή Ζώνη και στον Ουρανό στο Ηλιακό μας Σύστημα. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, ο μεγαλύτερος πλανήτης του συστήματος πιθανότατα θα συνδέεται με έναν παρακείμενο ιμάντα συντρίμμια. Στην άλλη, το θερμό υλικό βρίσκεται σε έναν ευρύ δίσκο, δεν συγκεντρώνεται σε αστεροειδείς δακτυλίους που μοιάζουν με ζώνες και δεν συνδέεται με κανέναν πλανήτη στην εσωτερική περιοχή.
Χρησιμοποιώντας τις νέες εικόνες SOFIA, η Su και η ομάδα της κατάφεραν να διαπιστώσουν ότι το ζεστό υλικό γύρω από το Epsilon Eridani είναι διατεταγμένο όπως προτείνει το πρώτο μοντέλο. Στην ουσία, βρίσκεται σε τουλάχιστον έναν στενό ιμάντα, παρά σε έναν ευρύ συνεχή δίσκο. Όπως εξήγησε ο Su σε δελτίο τύπου της NASA:
«Η υψηλή χωρική ανάλυση του SOFIA σε συνδυασμό με τη μοναδική κάλυψη μήκους κύματος και το εντυπωσιακό δυναμικό εύρος της κάμερας FORCAST μας επέτρεψε να επιλύσουμε τις θερμές εκπομπές γύρω από το eps Eri, επιβεβαιώνοντας το μοντέλο που βρήκε το θερμό υλικό κοντά στην τροχιά του πλανήτη Jovian. Επιπλέον, απαιτείται ένα πλανητικό αντικείμενο μάζας για να σταματήσει το φύλλο σκόνης από την εξωτερική ζώνη, παρόμοιο με το ρόλο του Ποσειδώνα στο ηλιακό μας σύστημα. Είναι πραγματικά εντυπωσιακό πώς το eps Eri, μια πολύ νεότερη έκδοση του ηλιακού μας συστήματος, συνδυάζεται όπως το δικό μας. "
Αυτές οι παρατηρήσεις έγιναν δυνατές χάρη στα ενσωματωμένα τηλεσκόπια της SOFIA, τα οποία έχουν μεγαλύτερη διάμετρο από το Spitzer - 2,5 μέτρα (100 ίντσες) σε σύγκριση με το Spitzer 0,85 m (33,5 ίντσες). Αυτό επέτρεψε πολύ μεγαλύτερη ανάλυση, την οποία η ομάδα χρησιμοποίησε για να διακρίνει λεπτομέρειες στο σύστημα Epsilon Eridani που ήταν τρεις φορές μικρότερες από αυτές που είχαν παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του Spitzer.
Επιπλέον, η ομάδα χρησιμοποίησε την ισχυρή μεσαία υπέρυθρη κάμερα της SOFIA - το Faint Object infraRed CAmera για το τηλεσκόπιο SOFIA (FORCAST). Αυτό το όργανο επέτρεψε στην ομάδα να μελετήσει τις ισχυρότερες υπέρυθρες εκπομπές που προέρχονται από το θερμό υλικό γύρω από το αστέρι, οι οποίες διαφορετικά δεν είναι ανιχνεύσιμες από επίγεια παρατηρητήρια - σε μήκη κύματος μεταξύ 25-40 μικρά.
Αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν περαιτέρω ότι το σύστημα Epsilon Eridani μοιάζει πολύ με το δικό μας, αν και σε νεότερη μορφή. Εκτός από την ύπαρξη αστεροειδών ζωνών και δίσκου συντριμμιών που είναι παρόμοια με την κύρια ζώνη και τη ζώνη Kuiper, φαίνεται ότι πιθανότατα έχει περισσότερους πλανήτες να περιμένουν να βρεθούν μέσα στα κενά μεταξύ τους. Ως εκ τούτου, η μελέτη αυτού του συστήματος θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να μάθουν πράγματα για την ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.
Ο Massimo Marengo, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης, είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής & Αστρονομίας στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αϊόβα. Όπως εξήγησε σε ένα δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου της Αϊόβα:
«Αυτό το αστέρι φιλοξενεί ένα πλανητικό σύστημα που υφίσταται επί του παρόντος τις ίδιες κατακλυσμικές διαδικασίες που συνέβησαν στο ηλιακό σύστημα στη νεολαία του, τη στιγμή κατά την οποία το φεγγάρι κέρδισε το μεγαλύτερο μέρος των κρατήρων του, η Γη απέκτησε το νερό στους ωκεανούς της και τις ευνοϊκές συνθήκες για τη ζωή στον πλανήτη μας τέθηκαν. "
Προς το παρόν, θα πρέπει να διεξαχθούν περισσότερες μελέτες σε αυτό το γειτονικό σύστημα αστεριών για να μάθουν περισσότερα για τη δομή του και να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη περισσότερων πλανητών. Και αναμένεται ότι η ανάπτυξη οργάνων επόμενης γενιάς - όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, που έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει τον Οκτώβριο του 2018 - θα είναι εξαιρετικά χρήσιμη από αυτή την άποψη.
«Το βραβείο στο τέλος αυτού του δρόμου είναι να κατανοήσουμε την πραγματική δομή του εκτός δίσκου του Epsilon Eridani και τις αλληλεπιδράσεις του με την κοόρτη των πλανητών που πιθανότατα κατοικούν στο σύστημά του», έγραψε ο Μάρενγκο σε ένα ενημερωτικό δελτίο για το έργο. «Η SOFIA, με τη μοναδική ικανότητά της να συλλαμβάνει υπέρυθρο φως στον ξηρό στρατοσφαιρικό ουρανό, είναι η πιο κοντινή που έχουμε σε μια μηχανή χρόνου, αποκαλύπτοντας μια ματιά του αρχαίου παρελθόντος της Γης παρατηρώντας το παρόν ενός κοντινού νεαρού ήλιου».
