Το ηλιακό μας σύστημα θα ήταν παράξενο ακόμα κι αν δεν είχε ζωή

Πώς θα έμοιαζε το ηλιακό μας σύστημα αν ένας εξωγήινος το έβλεπε από άλλο πλανήτη, σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό αστέρι; Πόσο απίθανο θα φαινόταν; Για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία, χάρη στην πρόοδο στο κυνήγι εξωπλανητών, μπορούμε τώρα να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα. Μπορούμε να βάλουμε ακόμη και αριθμούς. Αν αυτός ο εξωγήινος βρισκόταν 10 έτη φωτός μακριά μας (με γαλαξιακούς όρους, ακριβώς δίπλα) μετά από μια ή δύο δεκαετίες αναζητώντας πλανήτες σε τροχιά γύρω από τον ήλιο μας (με όργανα παρόμοια με τα δικά μας), αυτό θα έβρισκε: 

Αρκετά αραιό, έτσι δεν είναι; Χωρίς Γη ή Άρη. Δεν υπάρχουν καθόλου βραχώδεις πλανήτες! Χωρίς Κρόνο, χωρίς ζώνη αστεροειδών, χωρίς γίγαντες πάγου. Το μόνο που θα εντόπιζαν οι εξωγήινοι είναι ο Δίας. Αυτό συμβαίνει επειδή οι άλλοι πλανήτες και αντικείμενα του ηλιακού συστήματος είναι όλοι είτε πολύ μακριά από τον ήλιο, είτε πολύ μικροί για να ανιχνευθούν, είτε και τα δύο. Ο εξωγήινος θα μπορούσε να εντοπίσει τη μάζα και την τροχιά του Δία με αξιοπρεπή ακρίβεια, επειδή το αστέρι μας, ο ήλιος, θα έδειχνε μια ενδεικτική ταλάντευση - τη δύναμη της βαρύτητας του Δία που τον τραβάει καθώς περιφέρεται - αλλά αυτό είναι όλο. Θα έβλεπε απλώς ένα σύστημα Ήλιου-Δία.

Αλλά πόσο κοινά είναι τα συστήματα Ήλιου-Δία στη γαλαξιακή μας γειτονιά; Ένα τέτοιο σύστημα, όπως υποδηλώνει ο όρος, έχει τουλάχιστον έναν πλανήτη τόσο μαζικό που το κέντρο βάρους μεταξύ αυτού και του αστέρα που περιστρέφεται βρίσκεται έξω αυτό το αστέρι (το κέντρο βάρους μεταξύ καθενός από τους άλλους πλανήτες και του ήλιου, στο ηλιακό μας σύστημα, βρίσκεται εντός της ακτίνας του ήλιου). Είναι το ζεύγος Ήλιου-Δία μας κάτι σαν τον κανόνα;

Ας ξεκινήσουμε με τον ήλιο. Αποδεικνύεται ότι το αστέρι της πατρίδας μας είναι λίγο ασυνήθιστο, αλλά όχι πολύ. Αυτή η εικόνα δείχνει μια απογραφή όλων των αστεριών σε απόσταση 30 ετών φωτός από τον ήλιο:

Ο ήλιος μας είναι ένα αστέρι G — κανονικά λευκό έως κίτρινο χρώμα με θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 5.000 έως 6.000 Kelvin. Υπάρχουν 20 αστέρια G σε 30 έτη φωτός από σχεδόν 400 συνολικά αστέρια. Η πλειοψηφία των αστεριών είναι Μ αστέρια, γνωστά και ως «κόκκινοι νάνοι». Αυτά τα μικρά κόκκινα αστέρια έχουν πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα αστέρια G, αλλά λάμπουν πολύ πιο αμυδρά. Ανάμεσα στα κοντινά αστέρια, ο ήλιος είναι μέτρια περίεργος. Εάν δώσετε στον ορισμό μας για ένα αστέρι που μοιάζει με τον ήλιο κάποιο γεωγραφικό πλάτος, το αστέρι μας καταλήγει να είναι σπάνιο—το 10 τοις εκατό των κοντινών αστεριών είναι σαν αυτό, περίπου το ποσοστό των Αμερικανών ενηλίκων που είναι χορτοφάγοι.

Τώρα ας στρέψουμε την προσοχή μας στον Δία. Αρχικά, ρίξτε μια ματιά στην τρέχουσα απογραφή εξωηλιακών πλανητών. Εδώ είναι μια πλοκή των σχεδόν 3.000 πλανητών που έχουν ανακαλυφθεί τις τελευταίες δύο δεκαετίες. ο άξονας x αντιπροσωπεύει την απόσταση των πλανητών από τα άστρα τους, ο άξονας y τη μάζα τους:

Όπως ο ήλιος, έτσι και οι Δίας είναι λίγο έξω από τα συνηθισμένα. (Όπως και οι βραχώδεις πλανήτες μας:Κανένας από τους γνωστούς εξωηλιακούς πλανήτες δεν ευθυγραμμίζεται μαζί τους, ή με τον Κρόνο, τον Ουρανό ή τον Ποσειδώνα. Αλλά το γνωρίζαμε ήδη αυτό· γι' αυτό ψάχνουμε για συστήματα Ήλιου-Δία και όχι για πλήρη ηλιακά συστήματα .) Μόνο το 10-15 τοις εκατό των αστεριών που μοιάζουν με τον ήλιο έχουν έναν αέριο γίγαντα πλανήτη όπως ο Δίας, με μάζα μεγαλύτερη από 50 Γη.

Ένας άλλος παράγοντας που κάνει τον Δία μας πιο ασυνήθιστο είναι η τροχιά του:Είναι σχεδόν κυκλικός (μια έλλειψη με εκκεντρότητα μόλις 5 τοις εκατό) και είναι πάνω από πέντε φορές μεγαλύτερη από την τροχιά της Γης. Μεταξύ των άλλων γνωστών γιγάντων αερίου, από την άλλη πλευρά, μόνο το 10% περίπου έχει τροχιές ευρύτερες από τον Άρη (που είναι μόνο 1,5 φορές μεγαλύτερες από της Γης) που είναι σχεδόν κυκλικές (με εκκεντρότητες μικρότερες από 10 τοις εκατό). Συνδυάζοντας τα παραπάνω, μόνο το 1 τοις εκατό περίπου των αστεριών όπως ο ήλιος έχει έναν Δία σαν τον δικό μας—λίγο λιγότερο πιθανό από το να μοιράζονται 3 του είδους σε ένα χέρι πόκερ 5 φύλλων.

Υπάρχει μια ακόμη πτυχή του ηλιακού συστήματος που είναι ασυνήθιστη. Δεν είναι κάτι για τους πλανήτες που έχουμε. είναι κάτι που λείπει. Περίπου τα μισά από όλα τα αστέρια όπως ο ήλιος βρίσκονται σε τροχιά από τουλάχιστον έναν πλανήτη «καυτή υπερ-Γη». Αυτοί οι πλανήτες είναι γενικά στο μέγεθος της Γης ή μεγαλύτεροι, με τροχιές γύρω από τον ήλιο μικρότερες από αυτές του Ερμή. Δεν γνωρίζουμε γιατί το ηλιακό σύστημα είναι ανεπαρκές σε υπερ-Γαίες, αν και μια ιδέα προτείνει ότι ο Δίας μπορεί να είναι ο λόγος.

Ας συγκεντρώσουμε τα κομμάτια για να υπολογίσουμε πόσο ασυνήθιστο είναι το ηλιακό μας σύστημα:Το κλάσμα των αστεριών που είναι σαν τον ήλιο (10 τοις εκατό), πολλαπλασιασμένο με το κλάσμα των άστρων που μοιάζουν με τον ήλιο με τους Δία (10 τοις εκατό), πολλαπλασιασμένο με το κλάσμα του Δία -όπως οι πλανήτες με τροχιές που μοιάζουν με τον Δία (10%), πολλαπλασιαζόμενοι με το κλάσμα των αστεριών που μοιάζουν με τον ήλιο χωρίς καυτές υπερ-Γαίες (50%), μας δίνουν 0,05 τοις εκατό.

Αυτό μας λέει ότι περίπου ένα στα 2000 αστέρια στη γαλαξιακή μας γειτονιά είναι σύστημα Ήλιου-Δία. Αυτές είναι περίπου οι πιθανότητες να σας επιλεγούν εάν κάνετε αίτηση στη NASA για να γίνετε αστροναύτης. Τι σημαίνει όμως αυτό; Σημαίνει ότι το ηλιακό σύστημα δεν είναι ένα είδος πλανητικού συστήματος, ακόμη και χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ότι φιλοξενεί ζωή. Τα περισσότερα συστήματα είναι διαφορετικά από τα δικά μας. Τα περισσότερα πλανητικά συστήματα περιφέρονται γύρω από ασήμαντους κόκκινους νάνους αντί για μεγάλα κίτρινα αστέρια G όπως ο ήλιος. Τα περισσότερα συστήματα περιέχουν υπερ-Γαίες κοντά στα άστρα τους και αν τυχαίνει να έχουν έναν αέριο γίγαντα, τείνει να είναι πολύ πιο κοντά στον ήλιο του ή να έχει πολύ πιο τεντωμένη τροχιά από αυτή του Δία.

Αλλά δεν γνωρίζουμε πόσα συστήματα Ήλιου-Δία έχουν επίσης Αφροδίτες, Γη, Κρόνους ή Άρη. Και δεν γνωρίζουμε πόσο κοινοί είναι οι Γη και οι Κρόνοι σε συστήματα χωρίς Δία ή συστήματα που περιφέρονται γύρω από τους κόκκινους νάνους. Θέλουμε πραγματικά να μάθουμε αν υπάρχει λόγος για τους πλανήτες που φέρουν ζωή να προτιμούν συστήματα Ήλιου-Δία, όπως το δικό μας. Πώς ακριβώς επηρεάζει η δομή ενός πλανητικού συστήματος την ικανότητά του να φιλοξενεί ζωή, αν όχι;

Εξακολουθούμε να αναζητούμε τις απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα. Το διαστημόπλοιο Juno, που βρίσκεται τώρα σε τροχιά γύρω από τον Δία, πιθανότατα θα ρίξει λίγο φως πάνω τους. «Ορισμένες από τις απαντήσεις βρίσκονται αναμφίβολα στη γενική φυσική των βαρυτικών συστημάτων και στην εγγενή έλξη αερίων και σωματιδίων που στροβιλίζονται γύρω από ένα μωρό αστέρι καθώς συγκεντρώνεται από την ψυχρή σούπα του διαστρικού υλικού», γράφει ο αστροβιολόγος Caleb Scharf στο Το βιβλίο του 2014 The Copernicus Complex . «Αλλά ένα μεγάλο κομμάτι του παζλ, ένα πολύ μεγάλο κομμάτι, φαίνεται να προέρχεται από καθαρή, τυφλή, ανόθευτη ευκαιρία».

Σον Ρέιμοντ Ο  είναι ένας αστρονόμος που μελετά τον σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητικών συστημάτων. Δημοσιεύει επίσης blog στο  planetplanet.net .