Ο τρέχων αριθμός εξωπλανητών - ο αριθμός των πλανητών που βρήκαν οι αστρονόμοι σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια - ανέρχονται στους 312. Αυτό είναι πολλοί πλανήτες. Αλλά θα μπορούσε να βοηθήσει αν ξέραμε ακριβώς πού να κοιτάξουμε. Νέα έρευνα που χρησιμοποιεί προσομοιώσεις υπερυπολογιστών από σκονισμένους δίσκους γύρω από αστέρια σαν τον ήλιο δείχνει ότι πλανήτες σχεδόν τόσο μικροί όσο ο Άρης μπορούν να δημιουργήσουν μοτίβα στη σκόνη που μπορεί να ανιχνεύσουν τα μελλοντικά τηλεσκόπια. Η έρευνα δείχνει μια νέα οδό για την αναζήτηση κατοικήσιμων πλανητών. «Μπορεί να είναι λίγο πριν μπορέσουμε να απεικονίσουμε άμεσα πλανήτες σαν τη γη γύρω από άλλα αστέρια, αλλά, πριν από αυτό, θα μπορέσουμε να εντοπίσουμε τα περίτεχνα και όμορφα δαχτυλίδια που χαράζουν στη διαπλανητική σκόνη», λέει ο Christopher Stark, επικεφαλής ερευνητής της μελέτης. στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, College Park.
Σε συνεργασία με τον Marc Kuchner στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, MD, ο Stark μοντελοποίησε πώς 25.000 σωματίδια σκόνης ανταποκρίθηκαν στην παρουσία ενός μόνο πλανήτη - που κυμαίνεται από τη μάζα του Άρη έως πέντε φορές τη Γη - σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι σαν τον ήλιο. Χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή Thunderhead της NASA στο Goddard, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν 120 διαφορετικές προσομοιώσεις που διέφεραν το μέγεθος των σωματιδίων σκόνης και τη μάζα και την τροχιακή απόσταση του πλανήτη.
«Τα μοντέλα μας χρησιμοποιούν δέκα φορές περισσότερα σωματίδια από προηγούμενες προσομοιώσεις. Αυτό μας επιτρέπει να μελετήσουμε την αντίθεση και τα σχήματα των δακτυλίων, "προσθέτει ο Kuchner. Από αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές χαρτογράφησαν την πυκνότητα, τη φωτεινότητα και τη θερμότητα που προκύπτουν από κάθε σύνολο παραμέτρων.
"Δεν εκτιμάται ευρέως ότι τα πλανητικά συστήματα - συμπεριλαμβανομένων των δικών μας - περιέχουν πολλή σκόνη", προσθέτει ο Stark. «Θα βάλουμε αυτή τη σκόνη για να δουλέψει για εμάς».
Μεγάλο μέρος της σκόνης στο ηλιακό μας σύστημα σχηματίζεται προς τα μέσα της τροχιάς του Δία, καθώς οι κομήτες καταρρέουν κοντά στον ήλιο και συγκρούονται αστεροειδείς όλων των μεγεθών. Η σκόνη αντανακλά το φως του ήλιου και μερικές φορές μπορεί να θεωρηθεί σαν μια σφήνα σε σχήμα ουρανού - που ονομάζεται ζωδιακό φως - πριν από την ανατολή ή μετά το ηλιοβασίλεμα.
Τα μοντέλα υπολογιστών αντιπροσωπεύουν την απόκριση της σκόνης στη βαρύτητα και σε άλλες δυνάμεις, συμπεριλαμβανομένου του φωτός του αστεριού. Το αστέρι ασκεί μια μικρή αντίσταση στα μικρά σωματίδια που τα κάνουν να χάσουν την τροχιακή τους ενέργεια και να μετακινηθούν πιο κοντά στο αστέρι.
«Τα σωματίδια περιστρέφονται προς τα μέσα και στη συνέχεια παγιδεύονται προσωρινά σε συντονισμούς με τον πλανήτη», εξηγεί ο Kuchner. Ένας συντονισμός συμβαίνει κάθε φορά που η τροχιακή περίοδος ενός σωματιδίου είναι ένας μικρός αριθμός - όπως τα δύο τρίτα ή τα πέντε έκτα - του πλανήτη.
Για παράδειγμα, εάν ένα σωματίδιο σκόνης κάνει τρεις τροχιές γύρω από το αστέρι του κάθε φορά που ο πλανήτης ολοκληρώνει ένα, το σωματίδιο θα αισθανθεί επανειλημμένα ένα επιπλέον βαρυτικό ρυμουλκό στο ίδιο σημείο στην τροχιά του. Για ένα χρονικό διάστημα, αυτό το έξτρα ώθηση μπορεί να αντισταθμίσει τη δύναμη οπισθέλκουσας από το φως του αστεριού και η σκόνη μπορεί να καταλήξει σε λεπτές δομές τύπου δακτυλίου.
«Τα σωματίδια περιστρέφονται προς το αστέρι, παγιδεύονται σε έναν συντονισμό, πέφτουν έξω από αυτό, περιστρέφονται σε λίγο περισσότερο, παγιδεύονται σε έναν άλλο συντονισμό και ούτω καθεξής», λέει ο Kuchner. Ο υπολογισμός της σύνθετης αλληλεπίδρασης δυνάμεων σε δεκάδες χιλιάδες σωματίδια απαιτούσε τη μαθηματική ιπποδύναμη ενός υπερυπολογιστή.
Μερικοί επιστήμονες σημειώνουν ότι η παρουσία μεγάλων ποσοτήτων σκόνης θα μπορούσε να αποτελέσει εμπόδιο στην άμεση απεικόνιση πλανητών που μοιάζουν με γη. Οι μελλοντικές διαστημικές αποστολές - όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, που είναι υπό κατασκευή και έχουν προγραμματιστεί να κυκλοφορήσουν το 2013, καθώς και το προτεινόμενο Terrestrial Planet Finder - θα μελετήσουν κοντινά αστέρια με σκονισμένους δίσκους. Τα μοντέλα που δημιουργήθηκαν από τους Stark και Kuchner δίνουν στους αστρονόμους μια προεπισκόπηση των κατασκευών σκόνης που σηματοδοτούν την παρουσία διαφορετικών κρυφών κόσμων.
«Ο κατάλογός μας θα βοηθήσει τους άλλους να συμπεράνουν τη μάζα και την τροχιακή απόσταση ενός πλανήτη, καθώς και τα κυρίαρχα μεγέθη σωματιδίων στους δακτυλίους», λέει ο Stark.
Οι Stark και Kuchner δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο τεύχος 10 Οκτωβρίου του The Astrophysical Journal. Ο Στάρκ έδωσε τον άτλαντα των εξω-ζωδιακών προσομοιώσεων σκόνης στο Διαδίκτυο.
Πηγή: Goddard Space Flight Center
