Αστρονόμοι ανακαλύπτουν γιγάντιο εξωπλανήτη σε γνωστό αστρικό σύστημα

Η ανακάλυψη του Kepler-139f

Μια σημαντική ανακάλυψη έλαβε χώρα στον κόσμο της αστρονομίας, καθώς επιστήμονες εντόπισαν έναν κρυμμένο εξωπλανήτη, τον Kepler-139f, εξετάζοντας τις τροχιές των ήδη γνωστών πλανητών στο αστρικό σύστημα Kepler-139. Αυτός ο νέος εξωπλανήτης είναι ένας γιγαντιαίος κόσμος, περίπου διπλάσιος σε μέγεθος από τον Ποσειδώνα και 35 φορές πιο μαζικός από τη Γη. Χρειάζεται 355 ημέρες για να ολοκληρώσει μια πλήρη τροχιά γύρω από το άστρο του, όπως αναφέρθηκε σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 2 Μαΐου στο The Astrophysical Journal Letters.

Παρά το τεράστιο μέγεθός του, ο Kepler-139f είχε διαφύγει της ανίχνευσης. Αυτό συνέβη επειδή το αρχικό πρόγραμμα του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler της NASA, το οποίο ανακάλυψε σχεδόν 3.000 πλανήτες κατά τη διάρκεια των εννέα ετών λειτουργίας του, βασιζόταν σε πλανήτες που διέρχονταν μεταξύ του άστρου τους και της Γης. Η μείωση της φωτεινότητας του άστρου επέτρεπε στους αστρονόμους να εντοπίζουν πλανήτες και να υπολογίζουν το μέγεθός τους. Ωστόσο, το Kepler δεν μπορούσε να δει πλανήτες που κινούνταν πάνω ή κάτω από το επίπεδο του χώρου μεταξύ αυτού και του άστρου, αφήνοντας έτσι οποιονδήποτε εκτός του πεδίου αυτού αόρατο.

Μια νέα προσέγγιση για την ανίχνευση

Αν και ο κρυμμένος κόσμος ήταν μέρος ενός πολυπλανητικού συστήματος, οι αστρονόμοι μπορούσαν να προσπαθήσουν να τον βρουν παρά την κεκλιμένη τροχιά του. Το Kepler-139 φιλοξενεί τρεις βραχώδεις υπερ-Γαίες που διέρχονται μπροστά από το άστρο τους, ενώ ένας τέταρτος γιγαντιαίος αέριος πλανήτης ανακαλύφθηκε αργότερα. Τα κενά στις τροχιές τους υποδήλωναν την πιθανή ύπαρξη άλλων κόσμων. Ακριβείς μετρήσεις των τροχιών επέτρεψαν στους αστρονόμους να συμπεράνουν την ύπαρξη τουλάχιστον ενός ακόμη πλανήτη.

«Το ζήτημα δεν είναι ακριβώς η εύρεση μη διερχόμενων πλανητών, αλλά μάλλον η εύρεση καταστάσεων στις οποίες μπορούμε να συμπεράνουμε πού βρίσκεται ο μη διερχόμενος πλανήτης», δήλωσε ο Caleb Lammers, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Αστροφυσικής του Princeton και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Η σημασία των μετρήσεων RV και TTV

Η αρχική αναγνώριση ενός πλανήτη από το Kepler συχνά ακολουθούταν από παρατηρήσεις από τη Γη. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας (RV), οι αστρονόμοι μπορούσαν να μετρήσουν πόσο ένας πλανήτης έλκει το άστρο του, επιτρέποντάς τους να καθορίσουν τη μάζα του πλανήτη. Οι μετρήσεις RV μπορούσαν επίσης να αποκαλύψουν νέους κόσμους, όπως συνέβη με τον εξωτερικό γιγαντιαίο αέριο πλανήτη, Kepler-139e.

Ταυτόχρονα, κάθε πλανήτης έλκεται όχι μόνο από το άστρο του αλλά και από άλλους πλανήτες στο σύστημα, ανεξάρτητα από το αν αυτός ο πλανήτης μπορεί να φανεί από τη Γη. Αυτές οι έλξεις μπορούν να επηρεάσουν την ταχύτητα με την οποία ένας πλανήτης διέρχεται, δημιουργώντας έτσι «διακυμάνσεις χρόνου διέλευσης» (TTVs). Αυτές οι διακυμάνσεις στους διερχόμενους πλανήτες μπορούν να αποκαλύψουν κόσμους που δεν διασχίζουν το άστρο.

Κρυμμένοι κόσμοι και μελλοντικές ανακαλύψεις

Τόσο το Kepler όσο και η πιο πρόσφατη αποστολή της NASA για την ανίχνευση εξωπλανητών, το Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ήταν ευαίσθητα σε πλανήτες που περιφέρονται πιο κοντά στο άστρο τους. Αυτοί οι εσωτερικοί κόσμοι ήταν πιο πιθανό να κάνουν πολλές διελεύσεις, επιτρέποντας στους επιστήμονες να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη του πλανήτη. Ωστόσο, οι διερχόμενοι πλανήτες με ευρύτερες τροχιές έκαναν μόνο λίγες διελεύσεις, καθιστώντας τους πιο δύσκολους στην παρατήρηση και επιβεβαίωση.

Παράλληλα, η μέθοδος RV τείνει να είναι προκατειλημμένη υπέρ των μεγαλύτερων πλανητών, επειδή όσο πιο μαζικός είναι ένας κόσμος, τόσο πιο ισχυρά έλκει το άστρο του. Η εγγύτητα βοηθάει· η έλξη του πλανήτη ενισχύεται στο τετράγωνο του αντιστρόφου της απόστασής του. Έτσι, ένας πλανήτης διπλάσια μακριά θα έχει μόνο το ένα τέταρτο της βαρυτικής έλξης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλοί από τους πρώτους ανακαλυφθέντες εξωπλανήτες ήταν κόσμοι μεγέθους Δία που περιφέρονταν γύρω από το άστρο τους σε λίγες μόνο ημέρες.

Όλοι αυτοί οι παράγοντες καθιστούν πιο δύσκολη την ανακάλυψη μικρότερων πλανητών που βρίσκονται πιο μακριά, ιδιαίτερα αν δεν διασχίζουν το άστρο τους. Αλλά συνδυάζοντας διελεύσεις, RVs και TTVs, οι αστρονόμοι μπορούν να βρουν μικρότερους, κρυμμένους κόσμους που περιφέρονται πιο μακριά από το άστρο τους.

«Είναι πιθανό ότι πολλά πλανητικά συστήματα φιλοξενούν αόρατους κόσμους, ειδικά στις εξωτερικές τους περιοχές», δήλωσε ο Lammers.

Ωστόσο, σύντομα, θα είναι πιο δύσκολο για αυτούς τους κόσμους να κρυφτούν. Το 2026, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος θα εκτοξεύσει την αποστολή Planetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO), η οποία θα διεξάγει τη δική της έρευνα για διερχόμενους πλανήτες, καθώς και θα επανεξετάσει το πεδίο του Kepler. Παρέχοντας επιπλέον χρόνους διέλευσης για πλανήτες που ανιχνεύθηκαν από το Kepler περισσότερο από μια δεκαετία αργότερα, το PLATO θα βελτιώσει τις μετρήσεις των TTVs για να επιτρέψει την ανακάλυψη περισσότερων μη ευθυγραμμισμένων κόσμων.

«Τα επόμενα χρόνια, η τεχνική ανίχνευσης πλανητών μέσω TTV πιθανότατα θα επιταχυνθεί δραματικά από την αποστολή PLATO», δήλωσε ο Lammers.