Τι θα συμβεί στο Ηλιακό μας Σύστημα όταν «πεθάνει» ο Ήλιος; Νέα έρευνα ίσως έχει την απάντηση

Νέες παρατηρήσεις ενδέχεται να προσφέρουν νέα στοιχεία για το πώς ένας γιγάντιος εξωπλανήτης κατάφερε να επιβιώσει από τον βίαιο θάνατο του γονικού του άστρου - και τελικά να βρεθεί σε πολύ κοντινή τροχιά γύρω από τα αστρικά του απομεινάρια.

Τα ευρήματα αυτά θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια πρόγευση της μοίρας που ίσως περιμένει τους μεγαλύτερους πλανήτες του δικού μας Ηλιακού Συστήματος - όπως ο Δίας και ο Κρόνος - όταν ο Ήλιος πεθάνει σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι αστρονόμοι εντόπισαν το 2020 έναν αινιγματικό πλανήτη, στο μέγεθος του Δία, που περιφερόταν γύρω από έναν νεκρό λευκό αστέρα νάνο. Ο WD 1856 b, ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση 80 ετών φωτός από τη Γη, είναι επτά φορές μεγαλύτερος από το άστρο του, το οποίο έχει περίπου το μέγεθος της Γης.

«Πρόκειται για ένα από τα πιο παράξενα πλανητικά συστήματα που γνωρίζουμε», δήλωσε στο CNN ο Δρ. Κρίστοφερ Ο’Κόνορ, συν-συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη (1/7) στο περιοδικό Nature και παρουσιάζει τις νέες παρατηρήσεις. Ο Ο’Κόνορ είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στην αστροφυσική αστέρων, την πλανητική αστροφυσική και τη δυναμική στο Κέντρο Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική του Πανεπιστημίου Northwestern.

Ο WD 1856 b ολοκληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από τον νεκρό αστέρα κάθε 34 ώρες και βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 3 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τον γονέα του. Όταν ένα μεγάλο άστρο, παρόμοιο με τον Ήλιο, εξαντλήσει το υδρογόνο στον πυρήνα του, διογκώνεται σε μέγεθος μεγαλύτερο από 100 φορές το αρχικό του, πριν καταρρεύσει σχηματίζοντας έναν πυκνό λευκό αστέρα νάνο. Δεδομένης της εξαιρετικά μικρής απόστασης του WD 1856 b από το άστρο του - περίπου 50 φορές μικρότερης από την απόσταση της Γης από τον Ήλιο - οι αστρονόμοι δυσκολεύονταν να εξηγήσουν πώς ο πλανήτης επέζησε από την καταστροφή του γονικού του άστρου.

Για να ανασυνθέσουν αυτή την απίθανη ιστορία επιβίωσης, ο Ο’Κόνορ και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, καταγράφοντας νέες παρατηρήσεις του πλανήτη και μετρώντας την ατμόσφαιρά του, τη μάζα και τη θερμοκρασία του. Σχεδόν κάθε εύρημα της ομάδας ήταν απρόσμενο και υπέδειξε ότι οι γιγάντιοι πλανήτες μπορούν να επιβιώσουν από τον θάνατο των γονικών τους άστρων με τρόπους που μέχρι σήμερα θεωρούνταν αδύνατοι.

Ένας πραγματικά παράξενος πλανήτης

Η πολύ στενή τροχιά του πλανήτη και η δυσανάλογη διαφορά μεγέθους ανάμεσα στον WD 1856 b και το γονικό του άστρο ώθησαν τον Ο’Κόνορ και τους συνεργάτες του να το ερευνήσουν διεξοδικά. «Για έναν θεωρητικό αστροφυσικό, η ανακάλυψη ενός τόσο παράξενου αντικειμένου, το οποίο βρίσκεται εκεί όπου "δεν θα έπρεπε" να βρίσκεται, μοιάζει με μια πρόσκληση από το ίδιο το Σύμπαν να αναζητήσεις δημιουργικές εξηγήσεις», έγραψε ο Ο’Κόνορ σε μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

Ωστόσο, οι παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο Webb αποδείχθηκαν ιδιαίτερα δύσκολες. Η ερευνητική ομάδα είχε ελάχιστες ευκαιρίες να καταγράψει μια διέλευση, δηλαδή τη μικρή μείωση της φωτεινότητας του άστρου όταν ο πλανήτης περνά μπροστά από αυτό. Οι λευκοί νάνοι είναι πολύ πιο αμυδροί από τα συνηθισμένα άστρα γύρω από τα οποία το Webb παρατηρεί εξωπλανήτες, εξήγησε η συν-συγγραφέας της μελέτης Βικτόρια Μπεμ, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Τμήμα Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Cornell.

«Για να γίνει ακόμη πιο δύσκολο, η διέλευση του πλανήτη διαρκεί μόλις 8 λεπτά, οπότε αν ανοιγοκλείσεις τα μάτια σου, μπορεί να τη χάσεις», δήλωσε η Μπεμ. «Η συλλογή αρκετού φωτός ώστε να καταγραφεί το φάσμα του WD 1856 b, και μάλιστα τόσο γρήγορα ώστε να μη χαθεί η διέλευση, είναι κάτι που μόνο το Webb μπορεί να πετύχει». Το φάσμα - δηλαδή τα δεδομένα που συλλέχθηκαν καθώς το φως του άστρου περνούσε μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη - αποκάλυψε νέες, άγνωστες μέχρι σήμερα πληροφορίες για τον WD 1856 b.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι ο πλανήτης έχει μάζα μεταξύ τεσσάρων και έντεκα φορών μεγαλύτερη από εκείνη του Δία. Το υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από τον WD 1856 b υποδήλωσε ότι έχει θερμοκρασία περίπου 127 βαθμών Κελσίου - περίπου 132 βαθμούς θερμότερος από ό,τι θα ήταν αν θερμαινόταν αποκλειστικά από το νεκρό άστρο. «Αυτό ήταν πραγματικά το σημείο που μας έβαλε στη διαδικασία να ανασυνθέσουμε την ιστορία του πλανήτη από τα δεδομένα μας», δήλωσε ο Ο’Κόνορ.

Μια περίεργη μετανάστευση

Η ομάδα συνδύασε τις νέες μετρήσεις με μοντέλα για το πώς ψύχονται με την πάροδο του χρόνου οι γιγάντιοι πλανήτες όπως ο Δίας και ο Κρόνος, κάτι που συμβαίνει με έναν προβλέψιμο ρυθμό που σχετίζεται με τη μάζα τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο πλανήτης αρχικά περιφερόταν γύρω από το άστρο σε μια ασφαλέστερη, πολύ μεγαλύτερη απόσταση. Όμως ο WD 1856 b θερμάνθηκε καθώς μετανάστευε προς τα μέσα μετά τον θάνατο του άστρου.

Οι ερευνητές έχουν δύο αντιμαχόμενες θεωρίες για το πώς ο WD 1856 b κατέληξε στη σημερινή του πολύ κοντινή τροχιά. Το «μοντέλο κατάποσης» προτείνει ότι ο πλανήτης στην πραγματικότητα καταβροχθίστηκε από το γονικό άστρο καθώς αυτό φούσκωσε πριν πεθάνει, αλλά κατάφερε να επιβιώσει, είπε ο Ο’Κόνορ. Το «μοντέλο βαρυτικής αλληλεπίδρασης» αντίθετα προτείνει ότι ο WD 1856 b απέφυγε τις τελικές φάσεις του άστρου, αλλά η βαρυτική επίδραση άλλων αντικειμένων στο σύστημα τον ώθησε πιο κοντά στον λευκό νάνο, πρόσθεσε.

«Σε κάθε περίπτωση, υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι ο πλανήτης θα θερμάνθηκε εσωτερικά ως παρενέργεια της βίαιης διαδικασίας μετανάστευσης», είπε ο Ο’Κόνορ. «Στο πρώτο σενάριο, θα περιμέναμε η μετανάστευση και η θέρμανση να συνέβησαν ταυτόχρονα με τον θάνατο του άστρου, περίπου πριν από έξι δισεκατομμύρια χρόνια. Στο δεύτερο σενάριο, αυτό μπορεί να συμβεί δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα, λόγω του χάους των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων».

Τα δεδομένα της ομάδας φαίνεται να δείχνουν ότι η θέρμανση του πλανήτη συνέβη περίπου πριν από 1 δισεκατομμύριο χρόνια, κάτι που ίσως αποκλείει το σενάριο της «κατάποσης» - όπως επίσης και το φάσμα του Webb, το οποίο εντόπισε ενδείξεις για τη χημική σύσταση του πλανήτη. «Είδαμε τα χαρακτηριστικά ίχνη μικρών σωματιδίων νεφών και υδρογονανθράκων, πιθανότατα μεθανίου, κάτι που είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε ατμόσφαιρα πλανήτη που διασχίζει έναν νεκρό αστέρα», είπε η Μπεμ. «Πρόσφατα παρατηρήσαμε τέσσερις ακόμη διελεύσεις του WD 1856 b με το Webb για να εξετάσουμε πιο βαθιά τη χημεία της ατμόσφαιράς του και ανυπομονούμε να δούμε τα αποτελέσματα».

Η παρουσία μεθανίου προσθέτει ακόμη ένα στοιχείο που δείχνει ότι ο πλανήτης δεν πέρασε από φάση «κατάποσης» κατά τη φάση του ερυθρού γίγαντα, καθώς σε αυτή την περίπτωση το αέριο θα είχε αραιωθεί λόγω της πρόσμιξης υδρογόνου από το άστρο, είπε ο επικεφαλής συγγραφέας δρ. Ράιαν ΜακΝτόναλντ, λέκτορας εξωπλανητών στο Πανεπιστήμιο του St. Andrews στη Σκωτία.

Η δρ. Κάρολαϊν Μόρλεϊ, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Όστιν, είπε ότι οι αποκλίσεις στις εκτιμήσεις θερμοκρασίας ανάμεσα στη νέα μελέτη - που δείχνει έναν σχετικά θερμό πλανήτη - και προηγούμενη έρευνα στην οποία συμμετείχε και η ίδια και η οποία τον έβρισκε πολύ πιο ψυχρό, την κάνουν επιφυλακτική. Η Μόρλεϊ δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη. «Υπάρχουν λόγοι να είμαστε επιφυλακτικοί σχετικά με το συμπέρασμα ότι ο πλανήτης “επαναθερμάνθηκε” κατά την αστρική εξέλιξη», έγραψε σε email. «Πιστεύω ότι η πιθανή ανίχνευση μεθανίου είναι εύλογη και η ανίχνευση νεφών ή/και ομίχλης είναι ισχυρή. Σε αυτή τη θερμοκρασία, η καλύτερη πρώτη υπόθεση για τα αερολύματα είναι νεφώματα νερού, τα οποία σχηματίζονται και γίνονται αρκετά πυκνά σε αυτές τις θερμοκρασίες».

Παρότι η ανίχνευση μεθανίου στην ατμόσφαιρα δεν ήταν απρόσμενη, η ποσότητά του ήταν μεγαλύτερη από την αναμενόμενη, είπε ο δρ. Ίαν Κρόσφιλντ, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Κάνσας. Ο Κρόσφιλντ δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη, αλλά ήταν μέλος της ομάδας που ανακάλυψε τον WD 1856 b το 2020. «Τα συμπεράσματα σχετικά με τη μετανάστευση του πλανήτη στην τρέχουσα τροχιά του είναι προκλητικά, αν και πιθανόν χρειάζεται περισσότερη μελέτη πριν εξαχθούν οριστικά συμπεράσματα», έγραψε σε email. «Η μελέτη δείχνει πώς οι πιο αποκαλυπτικές παρατηρήσεις του JWST για πλανήτες συνεχίζουν να είναι αυτές των αερίων γιγάντων - αναλογιών του Δία ή του Κρόνου - ακόμη και όταν το άστρο που τους φιλοξενεί έχει πεθάνει εδώ και πολύ καιρό».

Μοντελοποίηση της μοίρας του Ηλιακού μας Συστήματος

Το σύστημα WD 1856 λειτουργεί σαν μια προεπισκόπηση του τι μπορεί να συμβεί στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Όπως και το άστρο του WD 1856 b, ο Ήλιος μας θα διογκωθεί σε ερυθρό γίγαντα σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, καταπίνοντας τους πιο κοντινούς πλανήτες όπως ο Ερμής και η Αφροδίτη. Η τροχιά της Γης βρίσκεται ακριβώς στο όριο αυτής της μελλοντικής «επικίνδυνης ζώνης», είπε Ο’Κόνορ, οπότε η τύχη του πλανήτη μας παραμένει αβέβαιη.

Αλλά αντί να καταλήξουν σε γρήγορο τέλος, οι γιγάντιοι πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος ίσως επιβιώσουν και συνεχίσουν να εξελίσσονται για δισεκατομμύρια χρόνια. Το σύστημα WD 1856 αναμένεται να παραμείνει στην τρέχουσα κατάστασή του για τρισεκατομμύρια χρόνια, σημείωσε ο Ο’Κόνορ. «Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι ο θάνατος ενός άστρου δεν είναι το τέλος - κάποιοι πλανήτες βιώνουν ένα ζωντανό και δυναμικό μέλλον μετά τον θάνατο του άστρου τους», δήλωσε ο ΜακΝτόναλντ.

Καθώς ο Ήλιος θα μετατραπεί σε λευκό νάνο περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το τέλος της φάσης του ερυθρού γίγαντα, οι υπόλοιποι πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος θα συνεχίσουν να περιφέρονται γύρω από το νεκρό άστρο. «Αναμένουμε ότι οι επιζώντες πλανήτες θα απομακρυνθούν σταδιακά από τον Ήλιο μέχρι να φτάσουν περίπου στο διπλάσιο των σημερινών τροχιακών τους αποστάσεων», έγραψε ο Ο’Κόνορ. «Ίσως, όμως, θα πρέπει να αναρωτηθούμε αν οι τροχιές τους θα μπορούσαν να αλλάξουν πιο έντονα, φέρνοντας έναν από αυτούς να μεταναστεύσει τόσο κοντά στον λευκό νάνο του Ήλιου όσο βρίσκεται σήμερα ο WD 1856 b».

Διαβάστε ακόμη

Το στοιχείο που ψάχνει η Αντιτρομοκρατική στις κάμερες για τη δολοφονική επίθεση στη Θεσσαλονίκη και το πρόσωπο «κλειδί»

Θύμα Ρώσων φαρσέρ ο σύμβουλος εθνικής ασφαλείας του Μητσοτάκη: Παραίτηση ζητά το ΠΑΣΟΚ

Συμβουλές Παγώνη για δράκαινα και λαγοκέφαλο: Τι κάνουμε σε περίπτωση δαγκώματος

Τι θα συμβεί στο Ηλιακό μας Σύστημα όταν «πεθάνει» ο Ήλιος; Νέα έρευνα ίσως έχει την απάντηση