Δυνητικά κατοικήσιμοι, παλιρροϊκά κλειδωμένοι εξωπλανήτες μπορεί να είναι πολύ συνηθισμένοι, λέει νέα μελέτη
Μελέτες χαμηλής μάζας, εξαιρετικά ψυχρούς και εξαιρετικά αμυδρά κόκκινους νάνους αστέρες έχουν βρει έναν πλούτο εξωηλιακών πλανητών τον τελευταίο καιρό. Αυτές περιλαμβάνουν τις ανακαλύψεις ενός βραχώδους πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από το πλησιέστερο αστέρι στο ηλιακό σύστημα ( Επόμενο β ) και ένα σύστημα επτά πλανητών μόλις 40 έτη φωτός μακριά ( TRAPPIST-1 ). Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν επίσης εντοπίσει υποψηφίους που περιφέρονται γύρω από τα αστέρια Gliese 581, Innes Star, Kepler 42, Gliese 832, Gliese 667, Gliese 3293 και άλλα.
Η πλειονότητα αυτών των πλανητών ήταν γήινης (δηλαδή βραχώδης) φύσης και πολλοί βρέθηκαν να περιφέρονται σε τροχιά εντός του αστέρα τους κατοικήσιμη ζώνη (γνωστός και ως «χρυσή ζώνη»). Ωστόσο, το ερώτημα εάν αυτοί οι πλανήτες είναι παλιρροιακά κλειδωμένοι, όπου το ένα πρόσωπο είναι συνεχώς στραμμένο προς το άστρο τους, ήταν ένα συνεχές ερώτημα. Και σύμφωνα με τον α νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, οι πλανήτες κλειδωμένοι με παλιρροία μπορεί να είναι πιο συνηθισμένοι από ό,τι πιστεύαμε.
Η μελέτη - η οποία είναι διαθέσιμη στο διαδίκτυο με τον τίτλο ' Παλιρροιακό κλείδωμα κατοικήσιμων εξωπλανητών ” – επικεφαλής ήταν ο Rory Barnes, επίκουρος καθηγητής αστρονομίας και αστροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. Επίσης θεωρητικός με το Εικονικό Πλανητικό Εργαστήριο , η έρευνά του επικεντρώνεται στον σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητών που περιφέρονται μέσα και γύρω από τις «κατοικήσιμες ζώνες» των άστρων χαμηλής μάζας.
Το παλιρροϊκό κλείδωμα έχει ως αποτέλεσμα η Σελήνη να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της στον ίδιο περίπου χρόνο που χρειάζεται για να περιφερθεί γύρω από τη Γη (αριστερή πλευρά). Πίστωση: Wikipedia
Για τους σύγχρονους αστρονόμους, το παλιρροϊκό κλείδωμα είναι ένα καλά κατανοητό φαινόμενο. Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα του ότι δεν υπάρχει καθαρή μεταφορά γωνιακής ορμής μεταξύ ενός αστρονομικού σώματος και του σώματος που περιφέρεται. Με άλλα λόγια, η περίοδος τροχιάς του σώματος που βρίσκεται σε τροχιά ταιριάζει με την περίοδο περιστροφής του, διασφαλίζοντας ότι η ίδια πλευρά αυτού του σώματος είναι πάντα στραμμένη προς τον πλανήτη ή το αστέρι που περιστρέφεται.
Σκεφτείτε τον μοναδικό δορυφόρο της Γης - τη Σελήνη. Εκτός από το ότι χρειάζεται 27,32 ημέρες για να περιστραφεί γύρω από τη Γη, η Σελήνη χρειάζεται επίσης 27,32 ημέρες για να περιστραφεί μία φορά στον άξονά της. Αυτός είναι ο λόγος που η Σελήνη παρουσιάζει πάντα το ίδιο «πρόσωπο» προς τη Γη, ενώ η πλευρά που βλέπει μακριά είναι γνωστή ως «σκοτεινή πλευρά». Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτό συνέβη μετά από ένα αντικείμενο μεγέθους του Άρη ( Theia ) συγκρούστηκε με τη Γη πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Εκτός από τη ρίψη συντριμμιών που θα σχηματίσουν τελικά τη Σελήνη, η πρόσκρουση πιστεύεται ότι έπληξε τη Γη σε τέτοια γωνία που έδωσε στον πλανήτη μας μια αρχική περίοδο περιστροφής 12 ωρών. Στο παρελθόν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτήν την 12ωρη εκτίμηση της περιστροφής της Γης ως μοντέλο για τη συμπεριφορά των εξωπλανητών. Ωστόσο, πριν από τη μελέτη του Barnes, δεν είχαν πραγματοποιηθεί ποτέ συστηματικές εξετάσεις.
Ψάχνοντας να το αντιμετωπίσει, ο Μπαρνς επέλεξε να αντιμετωπίσει τη μακροχρόνια υπόθεση ότι μόνο μικρότερα, πιο αμυδρά αστέρια θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν πλανήτες σε τροχιά που ήταν παλιρροιακά κλειδωμένοι. Εξέτασε επίσης άλλες πιθανότητες, οι οποίες περιελάμβαναν βραδύτερες ή ταχύτερες περιόδους αρχικής περιστροφής καθώς και διακυμάνσεις στο μέγεθος του πλανήτη και την εκκεντρότητα των τροχιών τους. Αυτό που διαπίστωσε ήταν ότι οι προηγούμενες μελέτες ήταν μάλλον περιορισμένες και περιλάμβαναν μόνο ένα αποτέλεσμα.
Παλιρροιακά κλειδωμένοι, βραχώδεις πλανήτες είναι συνηθισμένοι γύρω από αστέρια χαμηλής μάζας, τύπου Μ (κόκκινοι νάνοι), λόγω των στενών τροχιών τους. Πίστωση: M. Weiss/CfA
Όπως εξήγησε σε ένα Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον δήλωση τύπου :
«Τα μοντέλα πλανητικού σχηματισμού, ωστόσο, υποδηλώνουν ότι η αρχική περιστροφή ενός πλανήτη θα μπορούσε να είναι πολύ μεγαλύτερη από αρκετές ώρες, ίσως και αρκετές εβδομάδες. Και έτσι, όταν εξερευνάτε αυτό το εύρος, αυτό που διαπιστώνετε είναι ότι υπάρχει η πιθανότητα για πολύ περισσότερους εξωπλανήτες να κλειδωθούν παλιρροιακά. Για παράδειγμα, εάν η Γη σχηματιζόταν χωρίς Σελήνη και με μια αρχική «ημέρα» που ήταν διάρκειας τεσσάρων ημερών, ένα μοντέλο προβλέπει ότι η Γη θα ήταν παλιρροϊκά κλειδωμένη στον ήλιο μέχρι τώρα».
Από αυτό, διαπίστωσε ότι οι δυνητικά κατοικήσιμοι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από πολύ όψιμους αστέρες τύπου Μ (ερυθρός νάνος) είναι πιθανό να φτάσουν σε άκρως κυκλικές τροχιές περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τον σχηματισμό τους. Επιπλέον, διαπίστωσε ότι για την πλειονότητα, οι τροχιές τους θα συγχρονίζονταν με την περιστροφή τους – γνωστό και ως γνωστόν. θα ήταν παλιρροϊκά κλειδωμένοι με το αστέρι τους. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη μελέτη του σχηματισμού και της εξέλιξης των εξωπλανητών, για να μην αναφέρουμε την κατοικησιμότητα.
Στο παρελθόν, οι πλανήτες που ήταν κλειδωμένοι με παλιρροϊκή κίνηση θεωρούνταν ότι είχαν ακραία κλίματα, εξαλείφοντας έτσι κάθε πιθανότητα ζωής. Για παράδειγμα, ο πλανήτης Ερμής βιώνει έναν συντονισμό περιστροφής 3:2, που σημαίνει ότι περιστρέφεται τρεις φορές στον άξονά του για κάθε δύο περιστροφές που ολοκληρώνει γύρω από τον Ήλιο. Εξαιτίας αυτού, μια μέρα στον Ερμή διαρκεί έως και 176 γήινες ημέρες και η θερμοκρασία κυμαίνεται από 100 (-173 °C, -279 °F) έως 700 K (427 °C, 800 °F) μεταξύ της ημέρας και η νυχτερινή πλευρά.
Για έναν παλιρροϊκά κλειδωμένο πλανήτες που περιφέρονται κοντά στα αστέρια τους, πιστεύεται ότι αυτή η κατάσταση θα ήταν ακόμη χειρότερη. Ωστόσο, οι αστρονόμοι έφτασαν από τότε να εικάζουν ότι η παρουσία μιας ατμόσφαιρας γύρω από αυτούς τους πλανήτες θα μπορούσε να ανακατανείμει τη θερμοκρασία στις επιφάνειές τους. Σε αντίθεση με τον Ερμή, ο οποίος δεν έχει ατμόσφαιρα και δεν έχει άνεμο, αυτοί οι πλανήτες θα μπορούσαν να διατηρήσουν θερμοκρασίες που θα ήταν υποστηρικτικές για τη ζωή.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για έναν πλανήτη που μοιάζει με τη Γη σε τροχιά γύρω από ένα κοντινό κόκκινο νάνο αστέρι. Πίστωση: ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org).
Σε κάθε περίπτωση, αυτή η μελέτη είναι μία από τις πολλές που θέτει περιορισμούς στις πρόσφατες ανακαλύψεις εξωπλανητών. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό δεδομένου ότι η ανίχνευση και η μελέτη εξωηλιακών πλανητών είναι ακόμη σε αρχικό στάδιο και περιορίζεται σε εν πολλοίς έμμεσες μεθόδους. Με άλλα λόγια, οι αστρονόμοι κάνουν εκτιμήσεις για το μέγεθος, τη σύνθεση ενός πλανήτη και το εάν έχει ή όχι ατμόσφαιρα με βάση τις διελεύσεις και την επιρροή που έχουν αυτοί οι πλανήτες στα αστέρια τους.
Τα επόμενα χρόνια, αποστολές επόμενης γενιάς όπως η James Web Space Telescope και το Διερχόμενοι δορυφόροι έρευνας εξωπλανητών (TESS) αναμένεται να βελτιώσουν δραστικά αυτήν την κατάσταση. Εκτός από τη διεξαγωγή λεπτομερέστερων παρατηρήσεων σε υπάρχουσες ανακαλύψεις, αναμένεται επίσης να αποκαλύψουν έναν πλούτο περισσότερων πλανητών. Εάν η μελέτη του Μπαρνς είναι σωστή, η πλειονότητα αυτών που βρέθηκαν θα είναι παλιρροιακά κλειδωμένα, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι είναι ακατοίκητα.
Η εργασία του καθηγητή Barnes έγινε δεκτή για δημοσίευση από το περιοδικό Ουράνια Μηχανική και Δυναμική Αστρονομία . Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από επιχορήγηση της NASA μέσω του Εικονικού Πλανητικού Εργαστηρίου.
Περαιτέρω ανάγνωση: Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον , arXiv