Οι θαυμαστές του Star Wars θα πάρουν σίγουρα ένα λάκτισμα από τα δυαδικά συστήματα αστεριών με το παρατσούκλι “Tatooine” – μια αναφορά στον πλανήτη όπου ο Luke Skywalker στέκεται κοιτάζοντας ψηλά τους δίδυμους ήλιους στο Star Wars: A New Hope. Όπως αποδεικνύεται, μερικοί από τους πλανήτες στις πραγματικές εκδόσεις αυτών των συστημάτων μπορεί να έχουν πάρει και μια πολύ πιο κυριολεκτική κλωτσιά.
Νέα έρευνα προτείνει ότι οι «αδίστακτοι πλανήτες» που περιπλανώνται στον Γαλαξία – πλανήτες απομονωμένοι από τα αστέρια υποδοχής τους και ζουν ως κοσμικά ορφανά – θα μπορούσαν να απωθηθούν από τα δυαδικά συστήματα αστεριών. Αλλά υπάρχει μια (κυριολεκτική) ανατροπή!
Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι αδίστακτοι πλανήτες είναι πιο πιθανό να εκτιναχθούν από τα λεγόμενα συστήματα «στριμμένα Tatooine». Αυτά είναι συστήματα στα οποία τα αστέρια και οι πλανήτες που περιφέρονται γύρω τους δεν είναι ευθυγραμμισμένα μεταξύ τους και επομένως βρίσκονται σε λοξή γωνία μεταξύ τους.
Καθώς τα τηλεσκόπια έχουν βελτιωθεί, η ανακάλυψη αυτών των απατεώνων πλανητών έχει αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι υπάρχουν πολύ περισσότερα ελεύθερα πλανητικά σώματα στον Γαλαξία μας από ό,τι αστέρια σε άνετες διατάξεις όπως το ηλιακό σύστημα. Πρόσφατα έργα εκτιμούν τον αριθμό των αδίστακτων πλανητών που εκτινάσσονται από τα εγχώρια συστήματα τους στον γαλαξία μας σε ένα τετράδισεκατομο (10 ακολουθούμενοι από 14 μηδενικά). Αυτά τα νέα ευρήματα από το Twisted Tatooine μπορεί να βοηθήσουν στην εξήγηση Γιατί Οι απατεώνες πλανήτες είναι τόσο συνηθισμένοι.
Σχετίζεται με: Ο κυνηγός εξωπλανητών της NASA TESS μπορεί να ανακάλυψε τον πρώτο απατεώνα πλανήτη του
«Ένα κανονικό πλανητικό σύστημα, όπως το ηλιακό μας σύστημα, αποτελείται από πολλούς πλανήτες που περιφέρονται γύρω από ένα μόνο αστέρι. Από την άλλη πλευρά, τα δυαδικά αστέρια είναι επίσης ευρέως διαδεδομένα, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 50% των αστρικών συστημάτων», δήλωσε στο Space.com ο Cheng Chen, επικεφαλής της ομάδας και αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Leeds. «Όταν οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από ένα δυαδικό αστέρι, το ονομάζουμε «περιφερικό πλανητικό σύστημα».
Αν και γνωρίζουμε ότι ο σχηματισμός πλανητών είναι ένα υποπροϊόν του σχηματισμού άστρων, δεν γνωρίζουμε ακόμα τα ποσοστά παραγωγής πλανητών. Αυτό οφείλεται στο ότι δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι πόσοι θα εκτιναχθούν από τα συστήματά τους και θα περιπλανηθούν στον γαλαξία ως δύσκολα ανιχνεύσιμα, παγωμένα σώματα. Αυτά θα ήταν σώματα που ούτε φωτίζονται ούτε θερμαίνονται από ένα μητρικό αστέρι.
«Ένας πιο ακριβής προσδιορισμός της δημογραφικής σύνθεσης των απατεώνων πλανητών μπορεί να μας βοηθήσει να ολοκληρώσουμε το τελευταίο κομμάτι του παζλ σχηματισμού πλανητών», είπε ο Τσεν.
Εξήγησε περαιτέρω ότι οι τροχιές ορισμένων από αυτούς τους πλανήτες μπορεί να μην ταιριάζουν με τις τροχιές των δυαδικών αστεριών τους. Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτούς τους «πλανήτες με κλίση» και η μελέτη τους θα μπορούσε να αποκαλύψει τον κυρίαρχο μηχανισμό για το σχηματισμό ελεύθερων πλανητών.
Έδιωξαν από τα κοσμικά τους σπίτια
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ορφανοί πλανήτες σχηματίζονται γύρω από νεαρά αστέρια, όπως ακριβώς και οι πλανήτες που παραμένουν «δεμένοι» στον αστρικό γονέα τους. Τα αστέρια βασικά σχηματίζονται από ένα νέφος αερίου και σκόνης που καταρρέει, αλλά αυτή η διαδικασία δεν καταναλώνει όλο το υλικό σε αυτό το σύννεφο, επομένως τα αστέρια περιβάλλονται από «πρωτοπλανητικούς δίσκους». Περιοχές αυτών των δίσκων που είναι πολύ πυκνές καταρρέουν και σχηματίζουν πλανήτες. Το ηλιακό σύστημα και οι πλανήτες του, συμπεριλαμβανομένης της Γης, σχηματίστηκαν πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η περίοδος μετά το σχηματισμό των πλανητών θεωρείται ιδιαίτερα χαοτική για αυτά τα νεαρά συστήματα, οδηγώντας σε «χαοτικές» βαρυτικές αλληλεπιδράσεις εκβάλλω Πλανήτες.
Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές υποψιάζονται ότι το ηλιακό μας σύστημα μπορεί κάποτε να είχε έναν πέμπτο γίγαντα πλανήτη δίπλα στον Δία, τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα κατά τη διάρκεια μιας χαοτικής περιόδου που ονομάζεται «όψιμη αστάθεια». Η ιδέα είναι ότι αυτός ο “επιπλέον” πλανήτης αποκλείστηκε από την τροχιά του και στη συνέχεια οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τους άλλους γιγάντιους πλανήτες θα είχαν ως αποτέλεσμα τον ατυχή πλανήτη να εκδιωχθεί εντελώς από το ηλιακό σύστημα.
Ωστόσο, ο Τσεν και η ομάδα του δεν επικεντρώθηκαν σε ένα σχετικά απλό σύστημα ενός αστεριού όπως το ηλιακό σύστημα όταν μελέτησαν την προέλευση των απατεώνων πλανητών. Αντίθετα, εστίασαν σε πιο σύνθετα δυαδικά συστήματα αστεριών, όπως αυτό που φαίνεται στο εμβληματικό ηλιοβασίλεμα πάνω από το Tatooine.
“Τα προβλήματα τριών ή πολλών σωμάτων είναι πολύ πιο περίπλοκα από τα προβλήματα δύο σωμάτων. Το εσωτερικό δυαδικό αστρικό σύστημα μπορεί να διαταράξει τον πλανήτη λόγω δυναμικών επιδράσεων”, είπε ο Τσεν. «Από την άλλη πλευρά, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλανητών μπορούν επίσης να διαταράξουν τις τροχιές των πλανητών».
Η ομάδα προσομοίωσε πλανητικά συστήματα στα οποία δύο πλανήτες χωρίζονται από τα αστέρια τους σε κάποια απόσταση και περιγράφουν τροχιές που έχουν κλίση σε σχέση με την τροχιά των κεντρικών δυαδικών αστεριών.
Ο Chen και οι συνεργάτες του πειραματίστηκαν με μια ποικιλία συστημάτων που είχαν διαφορετικές τροχιακές κλίσεις και πλανητικές αποστάσεις. Επίσης διαφοροποίησαν τις μάζες των πλανητών που εμπλέκονταν, αλλά παρόλα αυτά άφησαν τον έναν πλανήτη πιο ογκώδη από τον άλλο.
“Βρήκαμε ότι ένας τεράστιος πλανήτης όπως ο Δίας μπορεί να διαταράξει άλλους μικρότερους πλανήτες στο δυαδικό σύστημα και να τους πετάξει έξω από το σύστημα. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν δύο πλανήτες είναι κοντά ο ένας στον άλλο ή όταν βρίσκονται κοντά σε περιοχές συντονισμού τροχιάς”, είπε ο Chen.
Ο ερευνητής του Πανεπιστημίου του Λιντς εξήγησε περαιτέρω ότι η προηγούμενη μελέτη της ομάδας διαπίστωσε ότι δύο πλανήτες μεγέθους Δία γύρω από ένα μόνο αστέρι μπορούν να γίνουν ασταθείς εάν ο διαχωρισμός τους είναι πολύ κοντά, λιγότερο από τη διπλάσια απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Ωστόσο, σε αυτή τη μελέτη, διαπίστωσαν ότι ένας πλανήτης με κλίση με μάζα γύρω από ένα δυαδικό αστέρι μπορεί να προκαλέσει μικρές πλανητικές εκτινάξεις, ακόμα κι αν οι διαχωρισμοί τους είναι μεγαλύτεροι.
Αυτό εξέπληξε τον Τσεν και τους συναδέλφους του επειδή έδειξε ότι ένα ευρύτερο φάσμα πλανητών θα μπορούσε να εκτιναχθεί από τα στριμμένα συστήματα Tatooine από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Αρχικά, πιστεύαμε ότι μόνο δύο τεράστιοι πλανήτες θα μπορούσαν να εκτιναχθούν γύρω από το δυαδικό αστρικό σύστημα λόγω των ισχυρών δυναμικών επιδράσεων μεταξύ των δύο πλανητών και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πλανητών και των δυαδικών αστεριών», είπε ο Τσεν. “Δεν περιμέναμε ότι οι μικροί πλανήτες θα μπορούσαν να εκτιναχθούν τόσο αποτελεσματικά. Ως αποτέλεσμα, τα περιφερειακά συστήματα θα μπορούσαν να παράγουν αδίστακτους πλανήτες που κυμαίνονται από μικρούς έως μεγάλους.”
«Οι μικροί πλανήτες είναι πιο συνηθισμένοι από τους πλανήτες μεγάλης μάζας», συνέχισε. «Συνεπώς, αυτά τα συστήματα θα μπορούσαν να συμβάλουν στον πληθυσμό των απατεώνων πλανητών στο σύμπαν».
Αυτό σημαίνει ότι τα συστήματα που μελετήθηκαν από την ομάδα θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνα για την προβλεπόμενη αφθονία αδίστακτων πλανητών στο μέγεθος της Γης.
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Θα μπορούσε να υπάρχει ένας «κατακτημένος» εξωγήινος πλανήτης που κρύβεται στην άκρη του ηλιακού μας συστήματος – και δεν είναι ο «Πλανήτης Χ»
— 400 αδίστακτοι πλανήτες μεγέθους Γης θα μπορούσαν να περιπλανηθούν στον Γαλαξία
— Ένα κοσμικό «αρχείο απολιθωμάτων» θα μπορούσε να κρύβεται ανάμεσα σε ορφανά αστέρια
Ο Τσεν εξήγησε ότι η ομάδα αυτή τη στιγμή αναζητά άλλους μηχανισμούς που θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν σε απατεώνες πλανήτες. Αυτά περιλαμβάνουν την πιθανότητα άλλων άστρων να πετούν πέρα από πλανητικά συστήματα και να προκαλέσουν βαρυτική διαταραχή που έχει ως αποτέλεσμα την έξωση ενός πλανήτη. Αυτός θα μπορούσε να είναι ένας αρκετά αποτελεσματικός τρόπος για να σχηματιστούν απατεώνες πλανήτες, είτε γύρω από ένα μόνο αστέρι είτε ένα δυαδικό σύστημα αστεριών.
Ο Τσεν είναι απίθανο να εγκαταλείψει την έρευνά του για απατεώνες πλανήτες. Αυτό σημαίνει ότι οι προσπάθειες του Ταϊβανέζου αστρονόμου θα μπορούσαν να βοηθήσουν να φέρουν αυτά τα κοσμικά ορφανά που αποσπάστηκαν από τα αστέρια τους «από το κρύο» – τουλάχιστον με μεταφορική έννοια.
«Μου αρέσουν οι πλανήτες! Όταν ήμουν 8 χρονών, αποφάσισα να γίνω αστρονόμος και μελέτησα τους εννέα πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος προτού ο Μάικ Μπράουν το αλλάξει αυτό, αναταξινομώντας τον Πλούτωνα», αστειεύτηκε ο Τσεν. «Σήμερα, ωστόσο, έχουν βρεθεί περισσότεροι από 10.000 εξωπλανήτες που έχουν απροσδόκητες ιδιότητες που μπορούμε να μελετήσουμε. Οι απατεώνες πλανήτες δεν είναι μόνοι. Δεν πρέπει να τα αφήνουμε ορφανά αλλά να τα θεωρούμε μέλη της πλανητικής μας οικογένειας».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal Letters.