Οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ενός σπάνιου πλανήτη με ανάδρομη τροχιά σε ένα κλειστό δυαδικό σύστημα αστέρων. Οι περισσότεροι αστέρες στο Σύμπαν αποτελούν μέρος δυαδικών ή πολυαστρικών συστημάτων. Σε αυτά τα συστήματα, η παρουσία ενός κοντινού συνοδού αστέρα μπορεί να δυσκολέψει τον σχηματισμό πλανητών και να επηρεάσει την παραμονή τους σε σταθερές τροχιές γύρω από έναν μόνο από τους αστέρες.

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα αστροφυσικών με επικεφαλής τον Man Hoi Lee από το τμήμα Τμήμα Γεωεπιστημών και το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ, μαζί με τον φοιτητή MPhil Ho Wan Cheng, επαλήθευσε την ανακάλυψη ενός ιδιαίτερα ασυνήθιστου πλανήτη.

Το σύστημα nu Octantis
Οι επιστήμονες ταυτοποίησαν έναν πλανήτη που περιφέρεται στην αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση των δυαδικών αστέρων του, γνωστή ως ανάδρομη τροχιά, εντός του δυαδικού συστήματος nu Octantis. Η έρευνά τους ρίχνει επίσης φως στο πώς η εξέλιξη των δυαδικών αστέρων μπορεί να έχει επηρεάσει την προέλευση του πλανήτη. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature.

Το σύστημα nu Octantis περιλαμβάνει δύο αστέρες που είναι στενά δεμένοι μεταξύ τους. Ο κύριος αστέρας, nu Oct A, είναι ένας υπο -γίγαντας με περίπου 1,6 φορές την μάζα του Ήλιου.

Ο συνοδός αστέρας του, nu Oct B, έχει περίπου το μισό της μάζας του Ήλιου. Μαζί, οι δύο αστέρες ολοκληρώνουν μια τροχιά ο ένας γύρω από τον άλλο κάθε 1.050 ημέρες.

Η πρώτη ένδειξη για την ύπαρξη ενός πιθανού πλανήτη σε αυτό το σύστημα εμφανίστηκε το 2004, όταν ο Δρ. David Ramm — ένας από τους συγγραφείς της πρόσφατης μελέτης — διεξήγαγε την έρευνα για το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο του Κάντερμπερι στη Νέα Ζηλανδία.

Ανίχνευσε ένα ασυνήθιστο μοτίβο στα δεδομένα της ακτινικής ταχύτητας (που παρακολουθεί την κίνηση ενός αστέρα προς ή μακριά από τη Γη), υποδεικνύοντας την παρουσία ενός πλανήτη.

Το σημάδι που «έδειχνε» την ύπαρξη ενός πλανήτη τύπου Δία

Αυτό το σήμα ήταν συμβατό με την ύπαρξη ενός πλανήτη τύπου Δία, με περίπου διπλάσια μάζα από αυτήν του Δία, που περιφέρεται γύρω από τον κύριο αστέρα, nu Oct A, σε περίοδο περίπου 400 ημερών.

Ωστόσο, η ύπαρξη αυτού του πλανήτη υπήρξε αμφιλεγόμενη, επειδή η τροχιά του θα ήταν τόσο ευρεία που θα μπορούσε να παραμείνει σταθερή μόνο αν ήταν ανάδρομη και κινούνταν στην αντίθετη κατεύθυνση από την τροχιά του δυαδικού συστήματος. Στο παρελθόν ωστόσο, δεν είχαν καταγραφεί παρατηρήσεις για έναν τέτοιο πλανήτη και υπήρχαν ισχυροί θεωρητικοί λόγοι που αμφισβητούσαν τον σχηματισμό του.

Επιβεβαίωση της ύπαρξης ενός νέου πλανήτη παρά τις αντιρρήσεις

Για να λυθεί η διαφωνία, η ερευνητική ομάδα προχώρησε σε νέες υψηλής ακρίβειας παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας χρησιμοποιώντας το φασματογράφο HARPS του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO), ο οποίος επιβεβαίωσε την ύπαρξη του σήματος του πλανήτη.

«Πραγματοποιήσαμε ανάλυση των νέων και αρχειακών δεδομένων δεδομένων ακτινικής ταχύτητας που καλύπτουν 18 χρόνια και βρήκαμε σταθερές προσαρμογές που απαιτούν η τροχιά του πλανήτη να είναι ανάδρομη και σχεδόν στο ίδιο επίπεδο με την τροχιά του δυαδικού συστήματος», είπε ο Ho Wan Cheng, κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Ένα άλλο κεντρικό θέμα της νέας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός της φύσης του δευτερεύοντος αστέρα nu Oct B. Η μάζα του nu Oct B υποδεικνύει ότι θα μπορούσε να είναι, είτε ένας αστέρας χαμηλής μάζας κύριας ακολουθίας είτε ένας λευκός νάνος.

Όλοι οι αστέρες περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους στην κύρια ακολουθία, παράγοντας ενέργεια με τη διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης υδρογόνου σε ήλιο στον πυρήνα τους.

Όταν ένας αστέρας εξαντλήσει τα πυρηνικά του καύσιμα, ο πυρήνας του καταρρέει και γίνεται αστρικό υπόλειμμα, το οποίο ονομάζεται λευκός νάνος, αν η αρχική μάζα του αστέρα είναι μικρότερη από μερικές φορές τη μάζα του Ήλιου. Ένας λευκός νάνος έχει μάζα συγκρίσιμη με αυτήν του Ήλιου, συσσωρευμένη σε όγκο περίπου ίσο με αυτόν της Γης.

Για να προσδιορίσει τον τύπου του αστέρα nu Oct B, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το όργανο προσαρμοστικής οπτικής απεικόνισης SPHERE στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO για να παρατηρήσει το σύστημα.

Το γεγονός ότι ο nu Oct B δεν ανιχνεύθηκε σε αυτές τις παρατηρήσεις υποδεικνύει ότι πρέπει να είναι ένας πολύ αμυδρός λευκός νάνος. Αυτό υποδηλώνει ότι το δυαδικό σύστημα έχει εξελιχθεί σημαντικά από την αρχική του μορφή, καθώς ο nu Oct B έχει ήδη εκτοξεύσει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του και έχει εισέλθει στο τελικό στάδιο της αστρικής του εξέλιξης.

Ανιχνεύοντας την ιστορία του συστήματος

Η ερευνητική ομάδα μελέτησε πιθανές πρωτογενείς διαμορφώσεις του δυαδικού συστήματος — δηλαδή, τις αρχικές μάζες των δύο αστέρων και την αρχική τροχιά του δυαδικού συστήματος.

«Βρήκαμε ότι το σύστημα είναι περίπου 2,9 δισεκατομμυρίων ετών και ότι ο nu Oct B είχε αρχικά περίπου 2,4 φορές τη μάζα του Ήλιου και εξελίχθηκε σε λευκό νάνο περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν», είπε ο Cheng. «Η ανάλυσή μας έδειξε ότι ο πλανήτης δεν μπορούσε να έχει σχηματιστεί γύρω από τον nu Oct A την ίδια στιγμή με τους αστέρες».

Η ανακάλυψη ότι ο nu Oct B είναι λευκός νάνος ανοίγει νέες δυνατότητες για την προέλευση του πλανήτη με την ανάδρομη τροχιά. «Όταν ο nu Oct B εξελίχθηκε σε λευκό νάνο περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ο πλανήτης θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί σε έναν ανάδρομο δίσκο υλικού γύρω από τον nu Oct A, ο οποίος συσσωρεύτηκε από τη μάζα που εκτοξεύθηκε από τον nu Oct B, ή θα μπορούσε να έχει καταληφθεί από μια προοδευτική τροχιά γύρω από το δυαδικό σύστημα και να εισήλθε σε μια ανάδρομη τροχιά γύρω από τον nu Oct A», εξήγησε ο καθηγητής Man Hoi Lee.

«Μπορεί να είμαστε μάρτυρες της πρώτης ισχυρής περίπτωσης ενός πλανήτη δεύτερης γενιάς, είτε αιχμαλωτισμένου, είτε σχηματισμένου από υλικό που εκτοξεύθηκε από τον nu Oct B, που έχασε πάνω από το 75% της πρωτογενούς μάζας του για να γίνει λευκός νάνος», πρόσθεσε ο Δρ. Trifon Trifonov από το Κέντρο Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης στη Γερμανία και το Πανεπιστήμιο Kliment Ohridski της Βουλγαρίας, και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

«Το κλειδί της συναρπαστικής αυτής ανακάλυψης, ήταν η χρήση αρκετών, συμπληρωματικών μεθόδων για τον συνολικό χαρακτηρισμό του συστήματος», εξήγησε η  Δρ. PD Sabine Reffert του Κέντρου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Χαϊδελβέργης και μια από τους συγγραφείς της μελέτης.

Καθώς οι αστρονόμοι συνεχίζουν να αναζητούν πλανήτες σε διαφορετικά περιβάλλοντα, αυτή η μελέτη υπογραμμίζει ότι οι πλανήτες σε στενά δυαδικά συστήματα με εξελιγμένα αστρικά στοιχεία μπορεί να προσφέρουν μοναδικές πληροφορίες για τον σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητών.

enikos.gr