Μια προσεκτική ματιά στους νεογέννητους πλανήτες αποκαλύπτει υποδείξεις για βρεφικά φεγγάρια
Οι αστρονόμοι έχουν περάσει δεκαετίες, αν όχι αιώνες, ελπίζοντας να δουν εμβρυϊκούς πλανήτες. Πριν από ένα χρόνο, το πιο κοντινό που είχαν έρθει ήταν η ανακάλυψη κενών, που πιστεύεται ότι προκαλούνται από εκκολαπτόμενους πλανήτες, στους περιστρεφόμενους δίσκους αερίου και σκόνης που περιβάλλουν νεαρά αστέρια. Αλλά δεν ήταν σίγουροι πώς να ερμηνεύσουν αυτές τις έμμεσες ενδείξεις.
Πόσες αλλαγές μπορεί να φέρει ένας χρόνος. Οι ολοένα και πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις ενός αστεριού που ονομάζεται PDS 70, το οποίο είναι λίγο μικρότερο από τον ήλιο και περίπου 370 έτη φωτός από τη Γη, έχουν αποκαλύψει όχι μόνο έναν νεογέννητο πλανήτη, αλλά στοιχεία ενός δεύτερου. Αυτοί οι πλανήτες είναι τόσο νέοι που φαίνεται ότι εξακολουθούν να μεγαλώνουν. Επιπλέον, μια πρόσφατη δημοσίευση υποστηρίζει ότι ένας από αυτούς τους πλανήτες περιβάλλεται από τον δικό του στροβιλιζόμενο δίσκο αερίου και σκόνης, το είδος της δομής που πιστεύεται ότι εκκολάπτει μεγάλα φεγγάρια. Εάν επιβεβαιωθεί, αυτό θα ήταν μια θεαματική επικύρωση μακροχρόνιων ιδεών σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες και τα φεγγάρια τους.
Η πρώτη ανακάλυψη έγινε τον περασμένο Ιούνιο, όταν μια ομάδα αστρονόμων δημοσίευσε μια εικόνα ενός πλανήτη σε τροχιά μέσα στον δίσκο γύρω από το PDS 70, ένα νεαρό αστέρι ηλικίας περίπου 5 εκατομμυρίων ετών (ο δικός μας ήλιος είναι περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερος). Ένα μήνα αργότερα, μια άλλη μελέτη έδειξε ότι ο πλανήτης εξέπεμπε ένα βαθύ κόκκινο φως καθώς καυτά άτομα υδρογόνου έπεσαν πάνω του, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο κόσμος εξακολουθεί να δυναμώνει.
Στη συνέχεια, μόλις την περασμένη εβδομάδα, οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν ότι το PDS 70 φιλοξενεί έναν δεύτερο γιγάντιο μωρό πλανήτη που εξακολουθεί να απορροφά υδρογόνο του περιβάλλοντος. "Αυτό που κάνει το PDS 70 υπερθετικό είναι ότι είναι απολύτως αναμφισβήτητο ότι υπάρχει τουλάχιστον ένας πλανήτης εκεί και τα στοιχεία για έναν δεύτερο πλανήτη είναι πολύ πειστικά", δήλωσε η Kate Follette, αστρονόμος στο Amherst College.
Οι περισσότερες από αυτές τις ανακαλύψεις προέρχονται από το Very Large Telescope (VLT), το οποίο είναι στην πραγματικότητα ένα σύνολο τεσσάρων τεράστιων τηλεσκοπίων σκαρφαλωμένα σε μια κορυφή βουνού στην έρημο Atacama της Χιλής. Για να βρει τον δεύτερο πλανήτη και να παράσχει ακόμη περαιτέρω επιβεβαίωση για τον πρώτο, μια ομάδα με επικεφαλής τον Sebastiaan Haffert στο Πανεπιστήμιο του Leiden στην Ολλανδία χρησιμοποίησε το MUSE, ένα νέο όργανο στο VLT, για να αναζητήσει εκπομπή από το υδρογόνο. Έλαβαν τα δεδομένα τους μόνο σε μια καθαρή νύχτα το καλοκαίρι του 2018, όταν το MUSE ήταν ακόμα υπό δοκιμή. «Δεδομένου του πόσο ισχυρά εντόπισαν και τους δύο πλανήτες, είναι πραγματικά συναρπαστικό για το μέλλον», είπε η Follette.
Μέχρι στιγμής, οι δύο πλανήτες φαίνεται να ταιριάζουν με τις προβλέψεις από προηγουμένως μη δοκιμασμένες θεωρίες σχηματισμού πλανητών, δήλωσε ο Zhaohuan Zhu, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, στο Λας Βέγκας. Πίσω το 2012 — πριν από αιώνες σε αυτό το ταχέως κινούμενο πεδίο — οι αστρονόμοι είδαν για πρώτη φορά μια άδεια ζώνη χωρίς σκόνη στο δίσκο του PDS 70. Ξεκινά από μια θέση ισοδύναμη με εκεί που περιφέρεται ο Ουρανός στο ηλιακό μας σύστημα και εκτείνεται σε περίπου τρεις φορές αυτή την απόσταση.
Ο πρώτος πλανήτης, που ονομάζεται PDS 70b, περιφέρεται ακριβώς έξω από την εσωτερική άκρη αυτού του κενού στο δίσκο. Αλλά ένας πλανήτης από μόνος του δεν μπορούσε να εξηγήσει γιατί το χάσμα ήταν τόσο μεγάλο. Δύο πλανήτες, ωστόσο, θεωρητικά θα άνοιγαν ένα πολύ μεγαλύτερο χάσμα. Αυτό ακριβώς δείχνουν τα νέα δεδομένα. Με έναν δεύτερο πλανήτη να βρίσκεται κοντά στο εξωτερικό άκρο του χάσματος, να κάνει κύκλους γύρω από το αστέρι μία φορά για κάθε δύο πλήρεις τροχιές από τον εσωτερικό πλανήτη, "όλα φαίνεται να αρχίζουν να συνδέονται", είπε ο Zhu.
Επειδή έχει φωτεινούς πλανήτες μακριά από το άστρο τους, το PDS 70 είναι τέλεια συντονισμένο για να εγκαταλείψει τα μυστικά του. "Το PDS 70 γίνεται πραγματικά ένα σύστημα αναφοράς", δήλωσε ο Julien Girard, αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου που συνεργάστηκε στις ανακαλύψεις τόσο του δεύτερου πλανήτη όσο και του πιθανού δίσκου που σχηματίζει τη Σελήνη.
Η πιο δοκιμαστική ανίχνευση του δίσκου εκκόλαψης προήλθε επίσης από το VLT, μέσω ενός άλλου οργάνου που ονομάζεται Sinfoni. Μόλις η αρχική ανακάλυψη του PDS 70b έγινε πέρυσι, ο Valentin Christiaens στο Πανεπιστήμιο Monash στην Αυστραλία αναζήτησε το ίδιο σημείο φωτός στις δικές του ξεχωριστές μετρήσεις του συστήματος. «Όταν τελικά είδαμε τη σταγόνα, ενθουσιάστηκα πολύ», είπε.
Αυτές οι μετρήσεις έδειξαν ότι το φως από το PDS 70b περιλάμβανε περισσότερο κόκκινο φως από αυτό που θα περίμενε κανείς μόνο από έναν πλανήτη. Ο Christaens και η ομάδα του υποστηρίζουν ότι τα δεδομένα αποκαλύπτουν έναν δίσκο σκονισμένου υλικού γύρω από τον πλανήτη που απορροφά θερμότητα και στη συνέχεια την απελευθερώνει ξανά σε υπέρυθρα μήκη κύματος.
Σε μοντέλα για το πώς σχηματίζονται τα ηλιακά συστήματα, μικρότεροι δίσκοι όπως αυτοί συνενώνονται σε δορυφόρους όπως τα τέσσερα φεγγάρια του Jovian που ανακάλυψε ο Γαλιλαίος. Εάν οι αρχικές παρατηρήσεις επιβεβαιωθούν από άλλα παρατηρητήρια, θα βοηθήσουν στην επικύρωση αυτών των ιδεών. "Είναι ωραία επιβεβαίωση ότι θα μπορούσατε να έχετε έναν περιπλανητικό δίσκο γύρω από γιγάντιους πλανήτες, ότι ο Δίας δεν είναι τόσο ιδιαίτερος", είπε ο Zhu.
Επισημαίνει επίσης ότι στο δικό μας ηλιακό σύστημα, δύο από τους πιο υποσχόμενους στόχους στην αναζήτηση ζωής, η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος, περιφέρονται γύρω από γιγάντιους πλανήτες. Εάν οι βρεφικοί γίγαντες αερίου συχνά φιλοξενούν δίσκους που μπορούν να δημιουργήσουν φεγγάρια, είπε ο Zhu, «ίσως η Ευρώπη ή ο Εγκέλαδος να είναι κοινά στον γαλαξία μας».
