Το σύστημα έξι πλανητών είναι τέλεια συντονισμένο - Physics World

Ένα σπάνιο σύστημα έξι εξωπλανητών, όλοι μικρότεροι από τον Ποσειδώνα αλλά μεγαλύτεροι από τη Γη, έχει βρεθεί με τροχιές που είναι όλες συντονισμένες μεταξύ τους. Το σύστημα ανακαλύφθηκε από αστρονόμους με επικεφαλής τον Ραφαήλ Λουκ του Πανεπιστημίου του Σικάγο, οι οποίοι προτείνουν ότι οι πλανήτες παρέμειναν αδιατάρακτοι σε αυτή τη διαμόρφωση από το σχηματισμό τους πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Ο πλανητικός θησαυρός παρέχει επίσης μια από τις καλύτερες ευκαιρίες για τον χαρακτηρισμό των «μίνι-Ποσειδώνων», που είναι μια μυστηριώδης κατηγορία πλανητών που απουσιάζουν από το Ηλιακό Σύστημα.

Οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από ένα πορτοκαλί αστέρι που ονομάζεται HD 110067, το οποίο βρίσκεται περίπου 100 έτη φωτός μακριά. Οι δύο εσωτερικοί πλανήτες, που ονομάστηκαν b και c, ανακαλύφθηκαν από τη NASA Διαμετακόμιση δορυφόρου Exoplanet (TESS) αποστολή. Ο Luque και οι συνεργάτες του παρατήρησαν τότε ότι οι τροχιές των πλανητών b και c ήταν σε συντονισμό. Αυτό συμβαίνει γιατί οι περίοδοι τροχιάς τους των 9.114 ημερών και 13.673 ημερών έχουν αναλογία 2:3. Υπήρχε επίσης κάτι άλλο στα δεδομένα – απατεώνες διελεύσεις που δεν μπορούσαν να αποδοθούν στον πλανήτη b ή c.

Δεδομένων των συντονιστικών τροχιών των b και c, ήταν λογικό ότι αν υπήρχαν άλλοι διερχόμενοι πλανήτες στο σύστημα HD 110067, τότε θα μπορούσαν να μοιράζονται τους τροχιακούς συντονισμούς. Η χρήση των αδίστακτων γεγονότων διέλευσης ως αφετηρίας και η εικασία ότι οποιοσδήποτε τρίτος πλανήτης που ονομάζεται d μπορεί επίσης να έχει αναλογία τροχιάς 2:3 με τον πλανήτη c, επέτρεψε στην ομάδα να προβλέψει πότε ο πλανήτης d θα μπορούσε να περάσει στη συνέχεια. Το ακολούθησαν αυτό με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος Χέοπα τηλεσκόπιο και ανακάλυψε τον πλανήτη όπως είχε προβλεφθεί.

Από την περίοδο τροχιάς του πλανήτη d, που είναι 20.519 ημέρες, η ομάδα του Luque μπόρεσε στη συνέχεια να προβλέψει έναν τέταρτο πλανήτη που ονομάζεται e, με τροχιά 30.793 ημερών που βρίσκεται σε συντονισμό 2:3 με τον πλανήτη d, και που ταίριαζε με έναν από τους μη εκχωρημένους διελεύσεις που είδαν το TESS.

Γωνίες Laplace

Υπήρχαν ακόμη αρκετές ανεξήγητες διελεύσεις στα δεδομένα TESS. Για να καταλάβει σε ποιους πλανήτες ανήκαν αυτές οι διελεύσεις, η ομάδα του Luque εκμεταλλεύτηκε τους πολύπλοκους κανόνες των συντονιστικών τροχιών όπως ορίζονται από τον μαθηματικό του δέκατου όγδοου αιώνα Pierre-Simon Laplace, ο οποίος μελέτησε τις συντονιστικές τροχιές ορισμένων από τα φεγγάρια του Δία.

Όπως τα φεγγάρια του Δία, οι πλανήτες του HD 110067 «πρέπει πάντα να βρίσκονται εντός ορισμένων γωνιών μεταξύ τους, προκειμένου να μην μπορούν να αναπτυχθούν τυχόν διαταραχές που ασκούν ο ένας στον άλλον», λέει το μέλος της ομάδας Άντριου Κόλιερ Κάμερον του Πανεπιστημίου του St Andrews, ο οποίος εστίασε στη μέτρηση των μαζών των πλανητών με την τεχνική της ακτινικής ταχύτητας.

Οι γωνίες στις οποίες υπαινίσσεται ο Κάμερον αναφέρονται ως γωνίες Laplace και παρέχουν σταθερές διαμορφώσεις τροχιών. Οποιεσδήποτε αποκλίσεις από αυτές θα οδηγούσαν στην αύξηση των βαρυτικών διαταραχών με την πάροδο του χρόνου. Το αποτέλεσμα θα ήταν οι πλανήτες να εκτιναχθούν εκτός συντονισμού και πιθανότατα να σταλούν σε τροχιές που διασχίζουν ο ένας τον άλλον, όπου θα μπορούσαν να συγκρουστούν.

Υπολογίζοντας ποιες θα έπρεπε να είναι οι γωνίες Laplace, η ομάδα του Luque μπόρεσε να προβλέψει ότι οι πλανήτες f και g θα είχαν περιόδους τροχιάς 41.0575 και 54.7433 ημερών αντίστοιχα. Αυτά ταίριαζαν με τις δύο εναπομείνασες ανεξήγητες διελεύσεις στα δεδομένα του Kepler. Τα ζεύγη πλανητών e και f, και f και g, έχουν τροχιακό συντονισμό 3:4.

Υπάρχει η πιθανότητα να υπάρχουν ακόμη περισσότεροι πλανήτες σε τροχιά γύρω από το HD 110067 σε ευρύτερες τροχιές εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου. Ωστόσο, εάν υπάρχουν περισσότεροι πλανήτες, ούτε το TESS ούτε το CHEOPS έχουν καταγράψει διέλευση. Αυτό σημαίνει ότι μια προσπάθεια να βρεθεί ένας έβδομος ή όγδοος πλανήτης θα ήταν μια «τυφλή αναζήτηση», λέει ο Luque. «Αλλά αν σταθούμε τυχεροί και βρήκαμε έναν επιπλέον πλανήτη, τότε σίγουρα θα ήταν πολύ ενδιαφέρον λόγω των πιθανών προοπτικών για κατοικησιμότητα».

Ωστόσο, δεν υπάρχει καμία προοπτική αναζήτησης για περισσότερους πλανήτες σύντομα. Εάν υπήρχε ένας πλανήτης σε τροχιά 75 ημερών, για παράδειγμα, ο CHEOPS θα έπρεπε να παρατηρήσει το HD 110067 τουλάχιστον εκείνη τη στιγμή για να παρατηρήσει μία διέλευση. Ωστόσο, η παρατήρηση του χρόνου είναι πολύ πολύτιμη, όπως εξηγεί ο Luque. «Προτιμούμε να επενδύσουμε πόρους παρατήρησης για να βελτιώσουμε τις παραμέτρους των γνωστών πλανητών στο σύστημα».

Χαρακτηρίζοντας τους πλανήτες

Περαιτέρω εργασία στο σύστημα θα περιλαμβάνει αντ' αυτού τη βελτίωση των παραμέτρων των γνωστών πλανητών – η οποία εξαρτάται από τη μέτρηση της μάζας τους. Η ακτίνα κάθε πλανήτη καθορίζεται από το πόσο αστρικό φως μπλοκάρει όταν περνούν μπροστά από το αστέρι – το μέγεθος τους κυμαίνεται από 1.9 έως 2.85 γήινες ακτίνες. Οι μάζες καθορίζονται από μετρήσεις ακτινικής ταχύτητας, οι οποίες εξετάζουν πώς οι πλανήτες προκαλούν το άστρο να ταλαντεύεται. Μόλις γίνει γνωστή και η ακτίνα και η μάζα τους, μπορούν να υπολογιστούν οι πυκνότητες των πλανητών. Το αν οι πλανήτες έχουν πυκνές ατμόσφαιρες θα μπορούσε να καθοριστεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.

Μέχρι στιγμής, έχουν ληφθεί μάζες μόνο για τρεις από τους πλανήτες, συγκεκριμένα τους πλανήτες b (5.69 μάζες γης), d (8.52 μάζες γης) και f (5.04 μάζες γης). Αυτό έγινε χρησιμοποιώντας το ΑΡΠΕΣ-Βόρεια όργανο στο Εθνικό τηλεσκόπιο Galileo στα Κανάρια Νησιά και την Φασματογράφος CARMENES στα 3.5 μέτρα Παρατηρητήριο Calar Alto στην Ισπανία.

«Οι εναπομείναντες τρεις πλανήτες εξακολουθούν να πετούν ελαφρώς υπό τις δυνατότητές μας ανίχνευσης», λέει ο Κάμερον. Συγκεκριμένα, η αστρική δραστηριότητα μπορεί να κρύψει τα σήματα ακτινικής ταχύτητας των πλανητών. «Έτσι το επόμενο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι να πιέσουμε βαθύτερα με τις ακτινικές ταχύτητες ώστε να μπορούμε να προσδιορίσουμε τις μάζες των πλανητών».

Ζεύγη απατεώνων πλανητών βρέθηκαν να περιπλανιούνται στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα

Οι μετρήσεις χρονισμού διέλευσης παρέχουν έναν άλλο τρόπο μέτρησης των πλανητικών μαζών. Καθώς οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από το αστέρι τους, η βαρύτητα τους μπορεί να τραβήξει ο ένας τον άλλον προς τα πίσω ή να επιταχύνει ο ένας τον άλλον, με αποτέλεσμα μικρές αποκλίσεις στο πότε οι πλανήτες φαίνεται να διέρχονται. Το μέγεθος της απόκλισης καθορίζεται από τη βαρυτική έλξη, και ως εκ τούτου τη μάζα τους.

Ανεξάρτητα από το πώς είναι αυτοί οι πλανήτες, η ύπαρξή τους μόνο σε τροχιές συντονισμού είναι αξιοσημείωτη. Η θεωρία προτείνει ότι οι πλανήτες σχηματίστηκαν σε αυτούς τους συντονισμούς. Συνήθως αυτοί οι συντονισμοί καταστρέφονται στη συνέχεια από βαρυτικές διαταραχές από διερχόμενα αστέρια ή επιδρομείς γιγάντιους πλανήτες, αλλά γύρω από το HD 110067 αυτό δεν φαίνεται να συνέβη.

«Δεδομένου ενός δυναμικά σταθερού περιβάλλοντος, αυτό το ιδεαλιστικό είδος πλανητικού συστήματος θα μπορούσε να σχηματιστεί και ακόμη πιο αξιοσημείωτο μπορεί να επιβιώσει πραγματικά για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα», λέει ο Κάμερον.

Ως εκ τούτου, το HD 110067 μπορεί να παρέχει ένα παράθυρο στο χρόνο, διατηρώντας τη διαμόρφωση που είχαν οι πλανήτες αμέσως μετά τον σχηματισμό τους.

Τα ευρήματα περιγράφονται στο Φύση.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/