Κάθετος πλανήτης:Ανακαλύπτοντας ένα μοναδικό εξωπλανητικό σύστημα

Η εντύπωση του καλλιτέχνη για την ασυνήθιστη τροχιά του εξωπλανήτη 2M1510 (AB) b γύρω από τα αστέρια που τον φιλοξενούν, ένα ζευγάρι καφέ. Ο πλανήτης που ανακαλύφθηκε πρόσφατα έχει μια πολική τροχιά, η οποία είναι κάθετη στο επίπεδο στο οποίο ταξιδεύουν τα δύο αστέρια.

Αν νομίζατε ότι οι πλανήτες κυκλώνουν μόνο αστέρια σε καθαρούς, επίπεδους δίσκους, ξανασκεφτείτε το. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν συναρπαστικά στοιχεία για ένα παράξενο είδος πλανήτη – έναν που περιστρέφεται γύρω από όχι μόνο έναν, αλλά δύο καφέ νάνους, και το κάνει σε μια ριζική τροχιά με κλίση σχεδόν 90 μοιρών στο δικό τους μονοπάτι.

Αυτή η πρωτοποριακή ανακάλυψη, θαμμένη στον χορό της ουράνιας μηχανικής, υποδηλώνει την πρώτη γνωστή περίπτωση ενός πολικού περιφερειακού πλανήτη - ενός πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα ζευγάρι αστρικών αντικειμένων κάθετα στο τροχιακό τους επίπεδο. Αν και ορισμένοι αστρονόμοι υποψιάζονταν ότι κάτι τέτοιο μπορεί να συμβεί, αυτό ξαναγράφει μέρος του εγχειριδίου κανόνων σχετικά με το πώς μπορούν να σχηματιστούν και να συμπεριφέρονται τα πλανητικά συστήματα.

«Είμαι ιδιαίτερα ενθουσιασμένος που συμμετέχω στην ανίχνευση αξιόπιστων αποδεικτικών στοιχείων ότι αυτή η διαμόρφωση υπάρχει», λέει ο Thomas Baycroft, διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Birmingham, UK, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Science Advances.

Μια βελόνα σε μια κοσμική θημωνιά αχύρου

Οι αστρονόμοι έχουν βρει χιλιάδες εξωπλανήτες - κόσμους πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται σε συστήματα ενός αστεριού, όπως το δικό μας ηλιακό σύστημα. Μερικές δεκάδες δυαδικά αστέρια περιφέρονται σε τροχιά, που χορεύουν απαλά γύρω από δύο ήλιους. Αλλά η γεωμετρία είναι εντελώς διαφορετική. Το νέο εύρημα σπάει αυτό το καλούπι. Αυτός ο πλανήτης δεν είναι επίπεδος. Στέκεται όρθια.

Τοποθετημένο σε απόσταση περίπου 100 ετών φωτός στον νότιο ουρανό, το σύστημα γνωστό ως 2MASS J15104786-2818174 — ευσπλαχνικά συντομευμένο σε 2M1510 — περιέχει δύο καφέ νάνους. Οι καφέ νάνοι δεν είναι αρκετά αστέρια. Είναι κοσμικοί χαφιέδες που δεν είχαν ποτέ αρκετά μεγάλη μάζα για να πυροδοτήσουν την πυρηνική σύντηξη. Το ζευγάρι στροβιλίζεται το ένα γύρω από το άλλο κάθε 20,9 ημέρες, ολοκληρώνοντας μια σφιχτή, εκκεντρική θηλιά.

Μόνο από αυτό και μόνο, αυτό θα ήταν ένα εξαιρετικό σύστημα, μόνο το δεύτερο σύστημα αυτού του τύπου που ανακαλύφθηκε ποτέ. Αλλά περιέχει επίσης τον πρώτο εξωπλανήτη που βρέθηκε ποτέ σε μονοπάτι σε ορθή γωνία ως προς την τροχιά των δύο αστεριών του.

Γίνεται ακόμα πιο ενδιαφέρον. Ο προσανατολισμός της τροχιάς - η γραμμή που συνδέει τα πλησιέστερα και τα πιο απομακρυσμένα σημεία - μετατοπίζεται αργά με την πάροδο του χρόνου σε μια διαδικασία γνωστή ως αψιδιακή μετάπτωση. Στο 2M1510, αυτή η μετάπτωση συμβαίνει προς τα πίσω και η ανάδρομη μετάπτωση, όπως ονομάζεται, είναι πολύ ασυνήθιστη.

Με απλά λόγια, αυτό είναι ένα σύστημα που δεν έχει ένα αλλά πολλά πολύ σπάνια χαρακτηριστικά.

Τι το χάρισε; Μια μικροσκοπική ταλάντευση

Οι επιστήμονες εντόπισαν τον πλανητικό παρεμβαλλόμενο όχι βλέποντάς τον απευθείας, αλλά βλέποντας την τροχιά των καφέ νάνων να αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Ο Baycroft και η ομάδα χρησιμοποίησαν δεδομένα από το όργανο UVES στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή, παρακολουθώντας την ακτινική ταχύτητα - την ταλάντευση μπρος-πίσω - κάθε καφέ νάνου. Η ακρίβεια ήταν εκπληκτική:47 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, ή λίγο πάνω από 100 μίλια την ώρα, παρά τη λιποθυμία των αστεριών.

Χρησιμοποιώντας ισχυρά μοντέλα και τροχιακές προσομοιώσεις, απέκλεισαν γνωστές αιτίες - τη γενική σχετικότητα, παλιρροϊκές δυνάμεις, ένα τρίτο αστέρι μακριά στο σύστημα και ακόμη και περίεργα φαινόμενα περιστροφής. Κανένας δεν μπορούσε να εξηγήσει το ρυθμό ή την κατεύθυνση της μετάπτωσης.

Η μόνη εξήγηση που απομένει:ένας πλανήτης σε τροχιά κάθετα προς το ζεύγος καφέ νάνων.

"Εξετάσαμε όλα τα πιθανά σενάρια και το μόνο που συμφωνεί με τα δεδομένα είναι εάν ένας πλανήτης βρίσκεται σε πολική τροχιά σχετικά με αυτό το δυαδικό σύστημα", λέει ο Baycroft.

Μια λίγη τύχη μπορεί να πάει πολύ

Όψη από το μάτι του πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου. Πιστώσεις εικόνας:ESO.

Το εύρημα αμφισβητεί τις υποθέσεις μας για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες. Τα περισσότερα μοντέλα προτείνουν ότι οι πλανήτες συνενώνονται από επίπεδους δίσκους σκόνης και αερίου που στροβιλίζονται γύρω από τα αστέρια. Αλλά οι πολικές τροχιές απαιτούν κάτι πολύ διαφορετικό - έναν στρεβλό ή κακώς ευθυγραμμισμένο δίσκο ή κάποιο κοσμικό τράνταγμα που ανάγκασε τον πλανήτη στην περίεργη τροχιά του.

Βασικά, αυτό δείχνει ότι η πλανητική αρχιτεκτονική μπορεί να σμιλευτεί από το πολύπλοκο βαρυτικό μπαλέτο των δυαδικών αστεριών και των δίσκων τους. Υπονοεί εξωτικά μονοπάτια σχηματισμού και μετανάστευσης. Σε αυτά, τα νέφη αερίου συστρέφονται και στρέφονται για να παράγουν τροχιές που ελάχιστες φαντάζονταν πιθανές. Και ανοίγει την πόρτα σε έναν κρυφό πληθυσμό πλανητών στους οποίους απλώς ήμασταν τυφλοί — κόσμοι που δεν περιφέρονται «γύρω» με τη συνήθη έννοια, αλλά «πάνω» από τα αστέρια τους σε έναν κοσμικό τροχό.

Δεν ξέρουμε πόσοι άλλοι πλανήτες σαν αυτόν θα μπορούσαν να υπάρχουν τριγύρω. Ακόμα και αυτό ανακαλύφθηκε μάλλον ευτυχώς.

"Η ανακάλυψη ήταν τρελή, με την έννοια ότι οι παρατηρήσεις μας δεν συγκεντρώθηκαν για να αναζητήσουμε έναν τέτοιο πλανήτη ή τροχιακή διαμόρφωση. Ως εκ τούτου, είναι μια μεγάλη έκπληξη", λέει ο Triaud. "Συνολικά, νομίζω ότι αυτό δείχνει σε εμάς τους αστρονόμους, αλλά και στο ευρύ κοινό, τι είναι δυνατό στο συναρπαστικό σύμπαν που κατοικούμε."

Επειδή ο πλανήτης δεν έχει φανεί άμεσα, δεν γνωρίζουμε το ακριβές μέγεθος ή τη σύνθεσή του. Αλλά ακόμα κι έτσι, γνωρίζουμε αρκετά για να ξέρουμε ότι είναι ένα εκπληκτικό εύρημα. Με αυτόν τον νέο πολικό πλανήτη, μας υπενθυμίζεται ότι η φύση δεν χρωματίζεται πάντα μέσα στις γραμμές. Οι πλανήτες δεν περιφέρονται πάντα σαν δείκτες του ρολογιού. Μερικοί χορεύουν λοξά, αψηφώντας με τόλμη τις κοσμικές προσδοκίες.