Πλανητικές Τροχιές: Κλειδί για την Κατανόηση του Ηλιακού Συστήματος

Πλανητικές Τροχιές: Κλειδί για την Κατανόηση 
του Ηλιακού Συστήματος 

Της Αστροφυσικού Ελένης Χατζηχρήστου

Το ηλιακό μας σύστημα όπως γνωρίζουμε χαρακτηρίζεται από τάξη και κανονικότητα σε διάφορα επίπεδα: οι οκτώ πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο σε συγκεκριμένες τροχιές που όλες βρίσκονται πάνω στο ίδιο επίπεδο, την εκλειπτική. Ακόμη, η φορά περιστροφής τους είναι παρόμοια με εκείνη του Ήλιου κάτι που συμβαίνει επειδή δημιουργήθηκαν από τον ίδιο πρωτοπλανητικό περιστρεφόμενο δίσκο υλικού. Όλα αυτά καταδεικνύουν τον τρόπο δημιουργίας τους και σε αυτά τα μοναδικά χαρακτηριστικά βασίστηκαν οι επιστήμονες για να διατυπώσουν την γενικά αποδεκτή σήμερα θεωρία σχηματισμού του ηλιακού μας συστήματος.

Εικ1α: Σε αυτό το διάγραμμα συγκρίνεται το ηλιακό μας σύστημα με το πλανητικό σύστημα του άστρου Kepler-22, το πρώτο που περιέχει έναν πλανήτη στην «κατοικήσιμη περιοχή» του και ανακαλύφθηκε από την διαστημική αποστολή της NASA Kepler (Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech).

Είναι όμως κάτι τέτοιο ο κανόνας ή η εξαίρεση στο Σύμπαν; Ως σήμερα γνωρίζουμε εκατοντάδες υποψήφιους πλανήτες άλλων αστρικών συστημάτων εκτός του δικού μας, πλανήτες γίγαντες τύπου Δία κατά κύριο λόγο, οι περισσότεροι εκ των οποίων όμως κινούνται σε πολύ εκκεντρικές ή «ανώμαλες» τροχιές. Έτσι ήλθε σαν έκπληξη η πριν λίγο καιρό ανακάλυψη από επιστήμονες των ΗΠΑ, του πρώτου συστήματος εξωπλανητών με τροχιές κανονικά ευθυγραμμισμένες ακριβώς όπως συμβαίνει και στο ηλιακό μας σύστημα. Η ανακάλυψη αυτή έγινε χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA Kepler, εξ’ ου και το όνομα του άστρου γύρω από το οποίο περιφέρονται οι πλανήτες αυτοί ονομάστηκε Kepler-30. Βρίσκεται σε απόσταση 10.000 ετών φωτός από τη Γη και η μάζα και η λαμπρότητά του είναι παρόμοιες με εκείνες του δικού μας Ήλιου. Το άστρο περιστρέφεται γύρω από έναν κάθετο άξονα, όπως και ο Ήλιος μας, ενώ οι τρεις πλανήτες του περιφέρονται γύρω από το άστρο όλοι στο ίδιο επίπεδο, κάθετο στον άξονα περιστροφής του άστρου. 

Αυτό δείχνει ότι ο τρόπος σχηματισμού αυτού του αστρικού συστήματος πρέπει να είναι πολύ παρόμοιος με τον τρόπο δημιουργίας του δικού μας ηλιακού συστήματος. Η νέα αυτή ανακάλυψη μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντική για την κατανόηση της κοσμικής περιοχής μας, και κυρίως επιχειρηματολογεί στο γεγονός ότι το ηλιακό μας σύστημα δεν είναι αποτέλεσμα τυχαίας συγκυρίας αλλά ίσως να αποτελεί τον κανόνα στο Σύμπαν. Η εργασία δημοσιεύθηκε πριν λίγες ημέρες στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Nature.  

Εικ1β: Μοντάζ του πλανήτη Δία με τους τέσσερεις δορυφόρους του Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδη και Καλλιστώ (Credit: NASA/Jet Propulsion Laboratory).

Η πρόσφατη ανακάλυψη φαίνεται να επιχειρηματολογεί και υπέρ μιας ακόμη θεωρίας σχετικά με τον τρόπο που γεννιούνται αέριοι γίγαντες πλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα, εξηγώντας γιατί οι επικλίσεις των τροχιών τους είναι τόσο διάσπαρτες σε αντίθεση με τις πλανητικές τροχιές στο δικό μας ηλιακό σύστημα, ενώ οι αποστάσεις τους είναι εξαιρετικά κοντά στο άστρο τους, συμπληρώνοντας μια πλήρη περιφορά σε ώρες μόλις ή ημέρες. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, αρχικά πολλοί γίγαντες πλανήτες δημιουργήθηκαν σε αυτά τα συστήματα και άρχισαν να αλληλεπιδρούν έντονα, με αποτέλεσμα κάποιοι να εκδιωχθούν έξω από το πλανητικό σύστημα και κάποιοι άλλοι να πλησιάσουν πολύ κοντά στο άστρο τους.  

Για να επικυρωθεί αυτή η θεωρία, οι επιστήμονες πρέπει να ανακαλύψουν όχι μόνο γίγαντες πλανήτες με επικλινείς τροχιές αλλά και πλανητικά συστήματα με «γήινους» πλανήτες με ευθυγραμμισμένες τροχιές, όπως ακριβώς στο δικό μας ηλιακό σύστημα.  

Εικ1γ: Βόρειο Σέλλας του Δία που φωτογραφήθηκε στις υπεριώδεις ακτίνες, με τη βοήθεια του Advanced Camera for Surveys στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble τον Φεβρουάριο. Η ανίχνευση εξωπλανητών σε μεγάλες αποστάσεις από το άστρο τους είναι συχνά εξαιρετικά δύσκολη. Η εκπομπή ραδιοκυμάτων από το Σέλλας πλανητών όπως ο Δίας μας μπορεί να ανιχνευθεί από τηλεσκόπια όπως το LOFAR και αποτελεί ενδεχομένως έναν εναλλακτικό τρόπο εύρεσης εξωπλανητών στο Σύμπαν (Credit: Nichols/ESA/NASA/HST).

Η αποστολή Kepler καταγράφει και παρακολουθεί 150 χιλιάδες άστρα ψάχνοντας για σημάδια ύπαρξης πλανητών. Ένα από αυτά ήταν και το άστρο Kepler-30, οπότε ανακαλύφθηκαν οι τρεις πλανήτες του που βρίσκονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις από το άστρο τους σε σχέση με εκείνες των τυπικών γιγάντων εξωπλανητών.  Κατόπιν οι αστρονόμοι έπρεπε να μελετήσουν την ευθυγράμμιση των τροχιών τους με την περιστροφή του άστρου. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποίησαν τις αστρικές («ηλιακές») κηλίδες στην επιφάνεια του άστρου, συμπεραίνοντας την ακριβή περιστροφή του. Λόγω της μεγάλης απόστασης αυτό δεν μπορούσε να γίνει φωτογραφίζοντας τις κηλίδες. Έτσι μέτρησαν το φως του άστρου που φτάνει ως εμάς, καταγράφοντας τις αυξομοιώσεις του όταν ένας πλανήτης περνάει μπροστά του  ευθυγραμμιζόμενος μεταξύ του άστρου και του γήινου παρατηρητή. Όταν ο πλανήτης τύχει να περάσει «πάνω» από μια (σκοτεινή) κηλίδα, η μείωση του φωτός είναι ελαφρώς μικρότερη και με αυτό τον τρόπο η κηλίδα εντοπίζεται στην επιφάνεια του άστρου. Κατόπιν παρακολουθείται καθώς το άστρο περιστρέφεται και έτσι συμπεραίνεται η ευθυγράμμιση ή μη της τροχιάς του πλανήτη με την περιστροφή του άστρου.

Εικ1δ: Καλλιτεχνική απεικόνιση του πλανήτη Kepler-30c που περνάει μπροστά από το άστρο του αποκρύπτοντας μια κηλίδα στην επιφάνειά του. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν την ευθυγράμμιση των τροχιών των τριών πλανητών αυτού του πλανητικού συστήματος (χρωματιστές γραμμές), με την περιστροφή του άστρου τους (λευκό βέλος) (Credit: Cristina Sanchis Ojeda).

Με αυτό τον τρόπο βρέθηκε ότι ο άξονας περιστροφής του άστρου Kepler-30 είναι κάθετος στο επίπεδο της τροχιάς του μεγαλύτερου πλανήτη του. Έπειτα, οι επιστήμονες προσδιόρισαν την ευθυγράμμιση και των άλλων πλανητών μετρώντας τα βαρυτικά αποτελέσματα του ενός πλανήτη στον άλλον και τις χρονικές διαφορές καθώς περνούσαν μπροστά από το άστρο τους. Έτσι βρέθηκε ότι και οι τρεις πλανήτες ευθυγραμμίζονται πάνω στο ίδιο τροχιακό επίπεδο, το οποίο είναι κάθετο στον άξονα περιστροφής του άστρου. Ακριβώς όπως συμβαίνει και στο δικό μας ηλιακό σύστημα δηλαδή.  

Αυτή η ανακάλυψη επιβεβαιώνει μάλλον και τη θεωρία που προαναφέραμε, ότι τα μέχρι τώρα ανακαλυφθέντα πλανητικά συστήματα με τους γίγαντες πλανήτες τους σε επικλινείς τροχιές, ίσως πράγματι να δημιουργήθηκαν από τη σταδιακή απόσπαση πλανητών όπως περιγράφηκε πιο πάνω.

Πέρα από τις προφανείς επιπτώσεις μιας τέτοιας ανακάλυψης, κάποιοι επιστήμονες τονίζουν ότι η μελέτη των πλανητικών τροχιών μπορεί ακόμη και να ρίξει φως στον τρόπο που η ζωή εξελίχθηκε στο Σύμπαν, αφού για να αναπτυχθεί ζωή απαιτείται σταθερό κλίμα σε ένα πλανήτη, άρα αυτός πρέπει να βρίσκεται σε μια ευνοϊκή και σταθερή τροχιά. Το πλανητικό σύστημα που πρόσφατα ανακαλύφθηκε, αποτελεί μοναδικό παράδειγμα κανονικής διευθέτησης πλανητών ακριβώς όπως στο δικό μας ηλιακό σύστημα

πηγή κειμένου ΕΔΩ

Επιλέγει η Κωνσταντίνα Βλαχοπούλου