Νέα, πιο ακριβής μέθοδος μέτρησης μάζας εξωπλανητών

Μόνο τις τελευταίες δύο δεκαετίες, έχουν εντοπιστεί περίπου 900 εξωπλανήτες –πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα–, με περίπου 2300 ακόμη στην ουρά. Τα περισσότερα από αυτά επιβεβαιώθηκαν χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler που δεν λειτουργεί πλέον. Είναι αξιοσημείωτο πόσα μπορούν να μάθουν οι επιστήμονες για ένα μακρινό φυτό, εκατοντάδες έτη φωτός μακριά, απλώς μελετώντας πώς το φως που εκπέμπεται από το μητρικό του άστρο χειραγωγείται (απορροφάται, αντανακλάται, έλκεται). Για παράδειγμα, οι ερευνητές μπορούν να καθορίσουν ιδιότητες όπως μάζα, σύνθεση πλανήτη και ατμόσφαιρα, θερμοκρασία επιφάνειας και άλλα.

Όπως μπορεί κανείς να φανταστεί, αυτές οι αναγνώσεις απέχουν πολύ από το να είναι εξαιρετικά ακριβείς. Μια ομάδα ερευνητών στο MIT συνέβαλε πρόσφατα σημαντικά στο κυνήγι εξωπλανητών, αφού παρουσίασαν μια νέα μέθοδο για την εκτίμηση της μάζας των εξωπλανητών, η οποία, όπως υποστηρίζουν, θα πρέπει να είναι πιο ακριβής. Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τον καθορισμό της μάζας των μικρότερων πλανητών που περιφέρονται γύρω από πιο αμυδρά αστέρια, κάτι που επί του παρόντος αποδίδει λοξά αποτελέσματα χρησιμοποιώντας άλλες μεθόδους. Η ακριβής ανάγνωση της μάζας ενός πλανήτη είναι εξαιρετικά σημαντική, καθώς η μάζα επηρεάζει όλες τις άλλες παραμέτρους που χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό ενός πλανήτη.

Ένας νέος τρόπος μέτρησης μάζας

Συνήθως, η μάζα ενός πλανήτη υπολογίζεται μελετώντας την ακτινική ταχύτητα ή ένα μέτρο του πόσο έντονα έλκεται ένας πλανήτης στο άστρο του. Αυτή η μέθοδος είναι χρήσιμη για τον προσδιορισμό του πόσοι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από ένα συγκεκριμένο αστέρι και πόσο μεγάλοι είναι αυτοί, ωστόσο είναι ακριβής μόνο σε ορισμένες συνθήκες, συγκεκριμένα για πλανήτες μεγάλης έκτασης που περιφέρονται γύρω από φωτεινό αστέρι.

Η μέθοδος που αναπτύχθηκε από τον de Wit και τους συναδέλφους του στο MIT, που ονομάζεται MassSpec, χρησιμοποιεί αντ' αυτού φασματοσκοπία μετάδοσης. Αυτό λειτουργεί με τη μέτρηση του φωτός από ένα αστέρι που διέρχεται από την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη. Καθιερώνεται μια βασική ιδιότητα που ονομάζεται ύψος κλίμακας πίεσης – πόσο γρήγορα αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το υψόμετρο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές του MIT μπορούν να προσδιορίσουν τη βαρύτητα του πλανήτη και, σε όρους, τη μάζα.

Ένας κολασμένος κόσμος

Για να ελέγξουν την ακρίβεια της μεθόδου, οι ερευνητές του MIT εξέτασαν έναν γίγαντα αερίου HD 189733 b – έναν τεράστιο πλανήτη σαν τον Δία από άποψη σύστασης που περιφέρεται γύρω από το μητρικό του άστρο σε μόλις 2,2 ημέρες – που αναλύθηκε προηγουμένως με συμβατικές μεθόδους. Δεδομένου ότι είναι ένας τεράστιος πλανήτης γύρω από ένα πολύ φωτεινό αστέρι, η μέτρηση των ιδιοτήτων του εξωπλανήτη είναι σχετικά εύκολη και ακριβής. Μετά τη σύγκριση των δεδομένων που προέρχονται από τη μέθοδο του MIT με αυτά από τις συμβατικές μεθόδους, τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε ότι είναι συνεπή.

Μετά την ανάπτυξη του τηλεσκοπίου James Webb το 2018, ενός έργου πολλών δισεκατομμυρίων, πολύ ισχυρό από το Kepler, το οποίο θα κοιτάζει σε αμυδρά και μικρά αστέρια, όπως αυτά που ταξινομούνται ως νάνοι αστέρες, η μέθοδος του MIT είναι βέβαιο ότι θα γίνει πραγματικά χρήσιμη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι υπάρχουν δισεκατομμύρια πλανήτες στον Γαλαξία μας, μπορεί να εμφανιστεί μια νέα εποχή αστρονομικών ανακαλύψεων και ανακαλύψεων.