Research Highlights: Ερευνα 30 ετών, προσπαθεί να βρει πόσο "σπάνιο" είναι το Ηλιακό μας σύστημα.

Μια μεγάλη διαχρονική ομάδα αστρονόμων του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Χαβάης (IfA) ολοκλήρωσαν μια μαζική συνεργατική έρευνα που είχε σκοπό να εξετάσει εάν τα περισσότερα πλανητικά συστήματα στο σύμπαν είναι παρόμοια με τα δικά μας. Με τη βοήθεια του Παρατηρητηρίου W. M. Keck στο Maunakea στη Χαβάη, η 30ετής πλανητική απογραφή επιδίωξε να βρει πού βρίσκονται οι γιγαντιαίοι πλανήτες σε σχέση με τα αστέρια τους.

Η έρευνα, που ονομάζεται California Legacy Survey, ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990. Τα μισά από τα δεδομένα ελήφθησαν χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο Echelle High-Resolution του Keck Observatory (HIRES). Είναι η μακρύτερης διάρκειας έρευνα σχετική με τους εξωπλανήτες μέχρι σήμερα. Η έρευνα σχεδιάστηκε να είναι αμερόληπτη επιλέγοντας τυχαία αστέρια, σαν να τα τραβούσαν από ένα σάκο. Οι ερευνητές παρατήρησαν 719 αστέρια παρόμοια με τον ήλιο για περισσότερο από τρεις δεκαετίες, ανακαλύπτοντας 177 πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων 14 που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα. Οι πλανήτες έχουν μάζες μεταξύ του 1/100 έως και 20 φορές τη μάζα του Δία.

Στο ηλιακό μας σύστημα, οι γιγαντιαίοι πλανήτες - ο Δίας και ο Κρόνος - βρίσκονται στις ψυχρές εξωτερικές περιοχές, ενώ οι μικρότεροι πλανήτες τείνουν να περιστρέφονται πιο κοντά στον Ήλιο. Η Γη βρίσκεται σε μια ενδιάμεση «εύκρατη» ζώνη, σε απόσταση 1 AU (αστρονομική μονάδα) από τον Ήλιο. Ο Δίας απέχει περίπου 5 AU από τον Ήλιο και ο Κρόνος 9 AU. Μία AU, είναι η απόσταση από τη Γη έως τον Ήλιο μας και είναι περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Στο ηλιακό μας σύστημα, έχουμε επίσης πλανήτες που είναι λίγο μικρότεροι από τον Δία και τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα και βρίσκονται πέρα από τον Κρόνο. Ο Ουρανός απέχει περίπου 19 AU και ο Ποσειδώνας 38 AU από τον Ηλιο. Το California Legacy Survey δεν εξετάζει πλανήτες σε αυτό το εύρος μεγέθους και σε αυτήν την απόσταση. Ένας λόγος είναι ότι δεν είναι εύκολο να εντοπισθούν πλανήτες παρόμοιοι με τον Ποσειδώνα και τον Ουρανό που βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τα αστέρια τους σε αντίθεση με τους πλανήτες του μεγέθους του Δία ή του Κρόνου.

Μιλώντας μεταφορικά, ο Δίας και ο Κρόνος είναι οι VIP - πολύ σημαντικοί πλανήτες - του ηλιακού συστήματος. Θεωρείται ότι οι πλανήτες αυτοί έχουν διαμορφώσει ολόκληρο το πλανητικό σύστημα, ανέστειλαν την ανάπτυξη του Άρη και εκσφενδόνισαν κομήτες γεμάτους νερό προς τη Γη. Όπως φάνηκε οι μεγάλοι γίγαντες αερίου είναι εξαιρετικά σπάνιοι στις πολύ απομακρυσμένες περιοχές των περισσότερων εξωπλανητικών συστημάτων.

Νέα δεδομένα αποκαλύπτουν ότι, κατά μέσο όρο, υπάρχουν 14 παγωμένοι γιγαντιαίοι πλανήτες ανά 100 αστέρια στον Γαλαξία. Το ηλιακό σύστημα δεν είναι και κάτι εξαιρετικά σπάνιο, δεν είναι όμως και ο πιο κοινός τύπος πλανητικού συστήματος στον γαλαξία, αφού ο Ήλιος μας συνοδεύεται από δύο γιγαντιαίους πλανήτες. Ο αριθμός των γιγαντιαίων πλανητών που εντοπίστηκαν γύρω από τα κοντινά αστέρια υποδηλώνει ότι υπάρχουν δισεκατομμύρια άλλοι στον Γαλαξία μας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι γιγαντιαίοι πλανήτες τείνουν να βρίσκονται περίπου 1 έως 10 AU από τα αστέρια τους, μια κυρίως παγωμένη περιοχή που βρίσκεται πέρα από τις «εύκρατες» ζώνες αυτών των αστεριών, όχι όμως σε αποστάσεις αντίστοιχες αυτών που βρίσκονται οι μεγάλοι μεν, αλλά όχι γιγαντιαίοι πλανήτες όπως ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας.

Αυτή η έρευνα είναι ένα εξαιρετικό σημείο εκκίνησης για παρόμοιες μελλοντικές, κατάλληλες για πλανήτες στο μέγεθος της Γης. Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει να εξετάζει δεδομένα για νέα μοτίβα και ενδείξεις για να κατανοήσει τα χαρακτηριστικά και το σχηματισμό άλλων συστημάτων αστεριών, καθώς και το δικό μας ηλιακό σύστημα.

Η εικόνα του άρθρου δείχνει πού βρίσκονται οι γιγαντιαίοι πλανήτες σε σχέση με τα αστέρια τους, σύμφωνα με την California Legacy Survey. Τα αποτελέσματα απεικονίζονται σε αυτό το γράφημα με τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε τα ψηλότερα κτίρια να δείχνουν που τείνουν να «ζουν» οι περισσότεροι γίγαντες πλανήτες σε σχέση με τα αστέρια τους, δηλαδή, στη ζώνη μεταξύ 1 και 10 AU από τα αστέρια τους. Οι γιγαντιαίοι πλανήτες που βρίσκονται πολύ κοντά στα αστέρια τους, είναι γνωστοί ως «καυτοί Δίες», δέχονται άφθονο φως και θερμότητα και έτσι εμφανίζονται με γυαλιά ηλίου. Οι πιο απομακρυσμένοι λαμβάνουν πολύ λιγότερο φως από τα αστέρια τους και επομένως είναι πιο κρύοι και απεικονίζονται με καπέλα και ωτοασπίδες.

Η νέα έρευνα θα δημοσιευθεί σε δύο άρθρα στο Astrophysical Journal Supplement. Το πρώτο άρθρο της έρευνας, με επικεφαλής θα έχει τον τίτλο «The California Legacy Survey I. A Catalog of 177 Planets from Precision Radial Velocity Monitoring of 719 Nearby Stars Over Three Decades». Το δεύτερο θα έχει τον τίτλο «California Legacy Survey II. Occurrence of Giant Planets Beyond the Ice Line».