Υπάρχουν πιθανώς πολλοί περισσότεροι κόσμοι στο μέγεθος της Γης από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως
Την τελευταία δεκαετία, η ανακάλυψη εξωηλιακών πλανητών έχει επιταχυνθεί πάρα πολύ. Μέχρι σήμερα, 4.424 εξωπλανήτες έχουν επιβεβαιωθεί σε συστήματα 3.280 αστέρων, ενώ άλλα 7.453 αναμένουν επιβεβαίωση. Μέχρι στιγμής, οι περισσότεροι από αυτούς τους πλανήτες ήταν αέριοι γίγαντες, με περίπου το 66% να είναι παρόμοιοι με τον Δία ή τον Ποσειδώνα, ενώ ένα άλλο 30% ήταν γιγάντιοι βραχώδεις πλανήτες (γνωστός και ως «Σούπερ-Γη»). Μόνο ένα μικρό κλάσμα επιβεβαιωμένων εξωπλανητών (λιγότερο από 4%) ήταν παρόμοιο σε μέγεθος με τη Γη.
Ωστόσο, σύμφωνα με νέα έρευνα αστρονόμων που εργάζονται στο Ερευνητικό Κέντρο Έιμς της NASA , είναι πιθανό ότι οι εξωπλανήτες στο μέγεθος της Γης είναι πιο συχνό από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως. Όπως ανέφεραν σε μια πρόσφατη μελέτη, θα μπορούσαν να υπάρχουν διπλάσιοι βραχώδεις εξωπλανήτες σε δυαδικά συστήματα που καλύπτονται από τη λάμψη των μητρικών αστεριών τους. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν δραστικές επιπτώσεις στην αναζήτηση δυνητικά κατοικήσιμων κόσμων, καθώς περίπου τα μισά από όλα τα αστέρια είναι δυαδικά συστήματα.
Για χάρη της μελέτης τους, η ερευνητική ομάδα εξέτασε 517 αστέρια που φιλοξενούν εξωπλανήτες που εντοπίστηκαν από τη NASA Διερχόμενος δορυφόρος έρευνας εξωπλανητών (TESS) κατά τα τρία χρόνια λειτουργίας του. Σε σύγκριση με δεδομένα από τα δίδυμα τηλεσκόπια του διεθνούς Αστεροσκοπείο Διδύμων και το Τηλεσκόπιο WIYN 3,5 μέτρων στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak, ανακάλυψαν ότι πάνω από 100 από αυτά τα αστέρια πιθανότατα είχαν έναν δυαδικό σύντροφο.
Η απόδοση ενός καλλιτέχνη του Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA
Η εργασία που περιγράφει τα ευρήματά τους έγινε αποδεκτή για δημοσίευση στο Astronomical Journal . Η Δρ. Κάθριν Λέστερ, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA, ηγήθηκε της ερευνητικής προσπάθειας με τη βοήθεια συναδέλφων από τη NASA Ames. Ναυτικό Παρατηρητήριο των ΗΠΑ , ο Επιστημονικό Ινστιτούτο Εξωπλανητών της NASA , ο Εθνικό Ερευνητικό Εργαστήριο Οπτικής Υπέρυθρης Αστρονομίας του NSF (NOIRLab), το Αστεροσκοπείο Lowell , καθώς και Georgia State και Standford University.
The Trouble with Transits
Μέχρι σήμερα, η συντριπτική πλειοψηφία των επιβεβαιωμένων εξωπλανητών ( περίπου 75% ) έχουν ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας το Μέθοδος διέλευσης (aka. Transit Photometry). Αυτό συνίσταται στην παρατήρηση άστρων για περιοδικές βυθίσεις στη φωτεινότητά τους, που μπορεί να είναι το αποτέλεσμα ενός πλανήτη που περνά μπροστά από το πρόσωπό τους (διέλευση) σε σχέση με τον παρατηρητή. Όπως και ο προκάτοχός του, Κέπλερ , TESSβασίζεται στη μέθοδο διέλευσης για τον προσδιορισμό της παρουσίας συστημάτων εξωπλανητών γύρω από χιλιάδες αστέρια ανά πάσα στιγμή.
Δυστυχώς, οι δυαδικοί σύντροφοι ήταν πάντα προκλητικοί όταν πρόκειται για την ανίχνευση διερχόμενων εξωπλανητών. Η Φωτομετρία διέλευσης απαιτεί την παρατήρηση αστρικών συστημάτων από άκρη σε άκρη προκειμένου να ανιχνευθούν εξωπλανήτες. Αλλά στα δυαδικά συστήματα αστεριών, όπου δύο αστέρια περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, οι βυθίσεις στη φωτεινότητα είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο και είναι το αποτέλεσμα του ενός συντρόφου που επισκιάζει το άλλο.
Ως αποτέλεσμα, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν μικρότεροι εξωπλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά πιο κοντά στα αστέρια τους, όπου οι αστρονόμοι αναμένουν να βρουν βραχώδεις πλανήτες στην περικυκλική κατοικήσιμη ζώνη των άστρων (HZ). Αντίθετα, η χρήση της μεθόδου διέλευσης με δυαδικά αστρικά συστήματα είναι πιθανό να αποκαλύψει μόνο γίγαντες αερίων ή/και πλανήτες που έχουν μακρινές τροχιές από τα μητρικά τους αστέρια. Αυτός είναι ο λόγος που η Δρ Λέστερ και οι συνάδελφοί της ξεκίνησαν να προσδιορίσουν εάν ορισμένα από τα αστέρια που φιλοξενούσαν εξωπλανήτες ήταν στην πραγματικότητα δυαδικά.
Αναζήτηση για αστρικούς συντρόφους
Η ομάδα βασίστηκε σε μια τεχνική που ονομάζεται Speckle Imaging , όπου μεγάλοι αριθμοί εικόνων σύντομης έκθεσης συνδυάζονται και αναλύονται για να βελτιώσουν σημαντικά την ανάλυση των επίγειων τηλεσκοπίων (παρόμοια με τη συμβολομετρία). Από τα 517 Αντικείμενα Ενδιαφέροντος (TOI) TESS που εξέτασαν, βρήκαν ότι 73 αστέρια-ξενιστές εξωπλανητών που είχαν προηγουμένως εμφανιστεί ως ένα μόνο φωτεινό σημείο είχαν στην πραγματικότητα έναν αστρικό σύντροφο.
Διαπίστωσαν παρομοίως ότι 29 αστέρια TOI που είχαν δώσει ψευδώς θετικά αποτελέσματα στο παρελθόν είχαν επίσης αστρικούς συντρόφους. Είπε ο Δρ Λέστερ σε ένα πρόσφατο NOIRLab δελτίο τύπου :
«Με τα τηλεσκόπια 8,1 μέτρων του Αστεροσκοπείου Gemini, λάβαμε εικόνες εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης άστρων ξενιστών εξωπλανητών και ανιχνεύσαμε αστρικούς συντρόφους σε πολύ μικρούς διαχωρισμούς… Επειδή περίπου το 50% των αστεριών βρίσκονται σε δυαδικά συστήματα, θα μπορούσαμε να χάσουμε την ανακάλυψη — και την ευκαιρία να μελετήσετε — πολλούς πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη».
Το επόμενο βήμα ήταν να ληφθούν οι εξωπλανήτες που έχουν εντοπιστεί σε αυτά τα συστήματα και να συγκριθούν με τα μεγέθη των εξωπλανητών που ανιχνεύθηκαν σε συστήματα ενός αστεριού. Από αυτό, η ομάδα μπόρεσε να αποδείξει ότι ενώ το διαστημικό σκάφος TESS ήταν σε θέση να αναγνωρίσει εξωπλανήτες που μοιάζουν με τον Δία και τον Ποσειδώνα («μεγάλοι») και τους Υπερ-Γαίες και τους όμοιους με τη Γη («μικρούς») εξωπλανήτες που περιστρέφονται γύρω από μεμονωμένα αστέρια, βρήκε μόνο μεγάλοι πλανήτες σε δυαδικά συστήματα.
Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι θα μπορούσε να υπάρχει ένας πληθυσμός εξωπλανητών στο μέγεθος της Γης σε δυαδικά συστήματα που δεν έχουν εντοπιστεί από αποστολές όπωςTESS,Κέπλερ, και άλλες έρευνες εξωπλανητών που βασίζονται στη Φωτομετρία διέλευσης. Για αρκετό καιρό, οι επιστήμονες υποψιάζονταν ότι οι έρευνες διέλευσης έλειπαν μικροί πλανήτες σε δυαδικά συστήματα λόγω της πιθανότητας παρεμβολής από ένα συνοδό αστέρι.
Ωστόσο, αυτή η νέα μελέτη παρέχει την πρώτη παρατηρητική υποστήριξη για αυτήν την υποψία, ενώ δείχνει επίσης τι είδους εξωπλανήτες επηρεάζονται. Είναι επίσης σημαντικό λόγω του τρόπου με τον οποίο η Μέθοδος Διαμετακόμισης έχει θεωρηθεί ως το πιο αποτελεσματικό μέσο ανίχνευσης εξωπλανητών μέχρι σήμερα – αντιπροσωπεύοντας 3343 από τους 4424 επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες. Αλλά εάν αυτά τα αποτελέσματα είναι σωστά, θα μπορούσαν να υπάρχουν έως και 1600 βραχώδεις εξωπλανήτες που χάθηκαν με τις έρευνες διέλευσης.
Αυτό σημαίνει ότι προχωρώντας προς τα εμπρός, οι αστρονόμοι θα πρέπει να βασιστούν σε μια ποικιλία τεχνικών παρατήρησης προτού καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι ένα δυαδικό σύστημα δεν έχει πλανήτες που να μοιάζουν με τη Γη. Όπως δήλωσε ο Δρ Λέστερ:
'Δεδομένου ότι περίπου το 50% των άστρων βρίσκονται σε δυαδικά συστήματα, θα μπορούσαμε να χάσουμε την ανακάλυψη —και την ευκαιρία να μελετήσουμε— πολλών πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. Οι αστρονόμοι πρέπει να γνωρίζουν εάν ένα αστέρι είναι απλό ή δυαδικό προτού ισχυριστούν ότι δεν υπάρχουν μικροί πλανήτες σε αυτό το σύστημα.Αν είναι απλό, τότε θα μπορούσατε να πείτε ότι δεν υπάρχουν μικροί πλανήτες. Αλλά αν ο οικοδεσπότης είναι σε δυαδικό, δεν θα ξέρετε αν ένας μικρός πλανήτης κρύβεται από το συνοδό αστέρι ή δεν υπάρχει καθόλου. Θα χρειαστείτε περισσότερες παρατηρήσεις με διαφορετική τεχνική για να το καταλάβετε.'
«Δείξαμε ότι είναι πιο δύσκολο να βρεθούν πλανήτες στο μέγεθος της Γης σε δυαδικά συστήματα, επειδή οι μικροί πλανήτες χάνονται στη λάμψη των δύο μητρικών αστεριών τους», πρόσθεσε. Ο Δρ Στιβ Χάουελ , ο ηγέτης της προσπάθειας απεικόνισης speckle στη NASA Ames και ένας συν-συγγραφέας στο χαρτί. «Οι διελεύσεις τους «γεμίζονται» από το φως από το συντροφικό αστέρι. Αυτό είναι ένα σημαντικό εύρημα στο έργο εξωπλανητών. Τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν τους θεωρητικούς να δημιουργήσουν τα μοντέλα τους για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι πλανήτες σε συστήματα διπλών αστέρων».
Μια απεικόνιση του συστήματος περιμετρικών πλανητών Kepler-47. Πίστωση: NASA/JPL Caltech/T. Pyle
Μια άλλη πτυχή της μελέτης περιελάμβανε τη Δρ Λέστερ και τους συναδέλφους της στην ανάλυση της απόστασης μεταξύ των δυαδικών συντρόφων σε συστήματα όπου το TESS εντόπισε μεγάλους πλανήτες. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι τα ζεύγη που φιλοξενούσαν εξωπλανήτες ήταν συνήθως πιο μακριά από τα δυαδικά ζεύγη που δεν έχουν γνωστούς εξωπλανήτες. Αυτό θα μπορούσε να ερμηνευτεί ως ένδειξη ότι οι πλανήτες δεν σχηματίζονται γύρω από αστέρια που έχουν στενούς αστρικούς συντρόφους.
Στο μέλλον, αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να τεθούν πρόσθετοι περιορισμοί σχετικά με το πού οι αστρονόμοι θα πρέπει να αναζητήσουν βραχώδεις πλανήτες. Η έρευνα απεικόνισης κηλίδων που διεξήχθη από τη Δρ. Lester και την ομάδα της δείχνει επίσης πώς οι μελέτες εξωπλανητών μεταβαίνουν από την ανακάλυψη εξωπλανητών στον χαρακτηρισμό. Εκτός από τον χαρακτηρισμό της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών και των επιφανειακών περιβαλλόντων, υπάρχει επίσης το ζωτικό καθήκον του χαρακτηρισμού των πλανητικών συστημάτων.
Γνωρίζοντας ποιοι τύποι αστεριών είναι πιο πιθανό να υποστηρίξουν βραχώδεις εξωπλανήτες, οι αστρονόμοι και οι αστροβιολόγοι μπορούν να περιορίσουν την αναζήτηση για πλανήτες που είναι πιο επιδεκτικοί στη «ζωή όπως την ξέρουμε».
Περαιτέρω ανάγνωση: BLACK Lab