Οι πλανητολόγοι ανακάλυψαν ότι οι πλανήτες υπο-Ποσειδώνα που χορεύουν στο χρόνο με το υπόλοιπο πλανητικό τους σύστημα έχουν χαμηλότερη πυκνότητα από αυτούς που δεν χορεύουν.
Αν και απουσιάζουν εμφανώς από το ηλιακό σύστημα, οι πιο συνηθισμένοι πλανήτες στον Γαλαξία μας είναι γνωστοί ως «υπο-Ποσειδώνας», δηλαδή κόσμοι με μεγέθη μεταξύ της Γης και του γίγαντα των πάγων Ποσειδώνα. Υπολογίζεται ότι μεταξύ 30 και 50 τοις εκατό των άστρων που μοιάζουν με τον Ήλιο έχουν τουλάχιστον έναν υπο-Ποσειδώνα σε τροχιά γύρω τους – αλλά παρά την πανταχού παρουσία αυτών των κόσμων, οι επιστήμονες που μελετούν εξωηλιακούς πλανήτες ή εξωπλανήτες αντιμετώπιζαν παραδοσιακά δυσκολία στη μέτρηση της πυκνότητας των υποΠοσειδώνων.
Ανάλογα με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για να γίνουν αυτές οι μετρήσεις, οι υπο-Ποσειδώνες φαίνεται να εμπίπτουν σε δύο διακριτές κατηγορίες: «φουσκωτοί» και «μη φουσκωμένοι». Ωστόσο, το ερώτημα ήταν αν υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο διαφορετικοί πληθυσμοί υπο-Ποσειδώνων ή αν αυτές οι διαφορές είναι το αποτέλεσμα της μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση της πυκνότητας. Από αυτή την άποψη, νέα έρευνα από τα Πανεπιστήμια της Γενεύης (UNIGE) και της Βέρνης (UNIBE) υποδηλώνει ότι υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο φυσικά διακριτές οικογένειες υπο-Ποσειδώνων. Και οι φουσκωμένοι υπο-Ποσειδώνες είναι πιο πιθανό να έχουν απήχηση με τα πλανητικά αδέρφια τους.
Βαλς με πλανητικούς συνεργάτες
Μιλάμε για πλανήτες όταν βρίσκονται σε συντονισμό, για παράδειγμα όταν ένας πλανήτης ολοκληρώνει μια τροχιά στον ίδιο χρόνο που χρειάζεται ένας άλλος πλανήτης για να ολοκληρώσει δύο τροχιές.
Ένα εκπληκτικό πλανητικό σύστημα συντονισμού που ανακαλύφθηκε πρόσφατα είναι το HD 110067, 100 έτη φωτός από τη Γη. Οι έξι κόσμοι του υπο-Ποσειδώνα σε αυτό το σύστημα χορεύουν ο ένας γύρω από τον άλλο σε ένα ακριβές κοσμικό βαλς. Ο εσωτερικός πλανήτης ολοκληρώνει μια τροχιά σε 9,1 γήινες ημέρες, ο επόμενος πλανήτης σε 13,6 ημέρες, ο τρίτος σε 20,5 ημέρες, ο τέταρτος σε 30,8 ημέρες, ο πέμπτος σε 41 ημέρες και ο εξώτατος πλανήτης σε 54,7 ημέρες.
Έτσι, για κάθε τροχιά του άστρου που ολοκληρώνει ο εξωτερικός πλανήτης, ο εσωτερικός πλανήτης συμπληρώνει έξι τροχιές. Αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι υπο-Ποσειδώνες βρίσκονται σε συντονισμό 6:1. Οι άλλοι συντονισμοί μεταξύ διαφορετικών ζευγών πλανητών στο σύστημα HD 110067 είναι 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 και 4:3.
Σχετίζεται με: Οι επιστήμονες βρίσκουν εκπληκτικό συστατικό στο μείγμα κέικ εξωπλανητών – το διοξείδιο του θείου
Αυτός ο ρυθμικός χορός γύρω από το λαμπερό πορτοκαλί αστέρι HD 110067 συνεχίζεται για περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, όσο περίπου υπάρχει το ηλιακό σύστημα. Όσο συναρπαστικό κι αν είναι αυτό, δεν εξηγεί γιατί οι υπο-Ποσειδώνες σε αυτό το σύστημα φαίνεται να είναι λιγότερο πυκνοί.
Η ομάδα πίσω από αυτή τη νέα έρευνα έχει προτείνει μερικές πιθανές εξηγήσεις για την ελαφρότητα των συντονισμένων υπο-Ποσειδώνων. Το πιο πιθανό φαίνεται να υποδηλώνει ότι η διαδικασία σχετίζεται με τον τρόπο που προέκυψαν.
Είναι πιθανό, λέει η ομάδα, όλα τα πλανητικά συστήματα να συγκλίνουν σε μια αλυσίδα συντονισμού κατά την πρώιμη ύπαρξή τους. Ωστόσο, πιστεύουν ότι μόνο το 5% των συστημάτων μπορεί να διατηρήσει αυτόν τον ρυθμό.
Το σπάσιμο της αλυσίδας συντονισμού μπορεί να οδηγήσει σε μια σειρά από καταστροφές, με πλανήτες να συγκρούονται και συχνά να συγχωνεύονται σε πιο πυκνούς κόσμους ομαδοποιημένων ετερογενών δραστηριοτήτων. Αυτό σημαίνει ότι τα συστήματα με αλυσίδες συντονισμού μπορούν επίσης να διατηρήσουν τους φουσκωμένους υπο-Ποσειδώνες τους, λέει η ομάδα, καθώς οι συγκρούσεις και οι συγχωνεύσεις αυξάνουν την πυκνότητα των ίδιων πλανητών σε συστήματα που δεν έχουν συντονισμό.
«Τα αριθμητικά μοντέλα του σχηματισμού και της εξέλιξης των πλανητικών συστημάτων που έχουμε αναπτύξει στη Βέρνη τις τελευταίες δύο δεκαετίες αναπαράγουν ακριβώς αυτή την τάση: οι πλανήτες σε συντονισμό είναι λιγότερο πυκνοί», δήλωσε ο Yann Alibert, καθηγητής στο Τμήμα Διαστημικής Έρευνας και Πλανητικών Επιστημών της UNIBE. και μέλος της ομάδας ανακάλυψης, σε δήλωση. «Αυτή η μελέτη επιβεβαιώνει περαιτέρω ότι τα περισσότερα πλανητικά συστήματα ήταν τόπος γιγαντιαίων συγκρούσεων παρόμοιων ή ακόμη πιο βίαιων από εκείνες που σχημάτισαν το φεγγάρι μας».
Σφάλματα σύγχυσης και αναγνώρισης υπο-Ποσειδώνα
Για να υπολογίσουν την πυκνότητα ενός πλανήτη, οι αστρονόμοι χρειάζονται δύο πληροφορίες: τη μάζα και την ακτίνα του πλανήτη. Δύο μέθοδοι για τον προσδιορισμό της μάζας είναι η Μεταβολή χρονισμού διέλευσης (TTV), η οποία λειτουργεί μόνο όταν ένας πλανήτης διασχίζει την επιφάνεια του άστρου του από το πλεονέκτημά μας στη Γη και η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας, η οποία χρησιμοποιεί τη βαρυτική δύναμη που ασκεί ένας πλανήτης στο αστέρι για να μετρήσετε τη μάζα.
«Η μέθοδος TTV μετρά τις διακυμάνσεις στο χρόνο διέλευσης. Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ πλανητών στο ίδιο σύστημα αλλάζουν ελαφρώς το χρόνο κατά τον οποίο οι πλανήτες περνούν μπροστά από το αστέρι τους», δήλωσε στη δήλωση το μέλος της ομάδας Jean-Baptiste Delisle του Τμήματος Αστρονομίας της Σχολής Επιστημών στο UNIGE. «Η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας, από την άλλη πλευρά, μετρά τις διακυμάνσεις στην ταχύτητα του άστρου που προκαλούνται από την παρουσία του πλανήτη γύρω του».
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η μέθοδος TTV έτεινε να ανιχνεύει πλανήτες κάτω από τον Ποσειδώνα με χαμηλότερες πυκνότητες από αυτούς που μετρήθηκαν με τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας.
Μέσω μιας στατιστικής ανάλυσης, η ομάδα διαπίστωσε ότι η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας απαιτεί περισσότερο χρόνο για την ανίχνευση μεγάλων και χαμηλής μάζας πλανητών, όπως οι φουσκωμένοι υπο-Ποσειδώνες. Αυτό σημαίνει ότι οι παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας είναι πιο πιθανό να διατρέχουν κάποιο κίνδυνο να διακοπούν πριν μπορέσει να εκτιμηθεί η μάζα ενός πλανήτη. Αυτό εισάγει μια προκατάληψη υπέρ υψηλότερων μαζών και πυκνοτήτων για πλανήτες που χαρακτηρίζονται από τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας, ενώ αποκλείονται οι λιγότερο πυκνοί πλανήτες.
Περαιτέρω έρευνα έδειξε ότι όχι μόνο η μέθοδος TTV ήταν πιο πιθανό να ανιχνεύσει εξωπλανήτες χαμηλότερης πυκνότητας, αλλά και ότι η πυκνότητα αυτών των πλανητών ήταν χαμηλότερη σε συστήματα συντονισμού από ότι σε συστήματα χωρίς συντονισμό – ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της μάζας τους.
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb παρέχει ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκε η Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια
— Δύο δυνητικά κατοικήσιμοι κόσμοι σαν τη Γη περιφέρονται γύρω από ένα αστέρι στην κοσμική αυλή μας
— 2 «υπερ-Γη» εξωπλανήτες εντοπίστηκαν στην κατοικήσιμη ζώνη ενός κοντινού αστεριού
Με την επιβεβαίωση της ύπαρξης δύο διακριτών οικογενειών υπο-Ποσειδώνα και την ανακάλυψη μιας σύνδεσης μεταξύ φουσκωμένων πλανητών και συντονισμένων πλανητικών συστημάτων, οι επιστήμονες είναι τώρα σε καλύτερη θέση να κατανοήσουν την εξέλιξη του πιο συνηθισμένου τύπου πλανήτη στον γαλαξία μας.
Ίσως σύντομα θα μπορέσουν να εξηγήσουν επιτέλους γιατί δεν υπάρχει τέτοιος κόσμος στο ηλιακό μας σύστημα.
Τα αποτελέσματα της έρευνας της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.