WASP-131b: ο παράξενος εξωπλανήτης που παραβιάζει τους κανόνες των τροχιών!

Στο ηλιακό μας σύστημα, οι πλανητικές τροχιές βρίσκονται όλες λίγο – πολύ στο ίδιο  επίπεδο. Τα τροχιακά τους επίπεδα ποικίλλουν κατά ελάχιστες μοίρες, αλλά όλοι οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από το άστρο μας προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτό το αμετάβλητο επίπεδο, έχει κλίση σχεδόν ίδια το επίπεδο περιστροφής του ήλιου. Τα περισσότερα πλανητικά συστήματα έχουν παρόμοια διάταξη, όπου οι πλανητικές τροχιές και το επίπεδο αστρικής περιστροφής είναι κατά προσέγγιση ευθυγραμμισμένα, αλλά μερικοί εξωπλανήτες αψηφούν αυτήν την τάση χωρίς να είναι σαφές το γιατί.

Ο κοινός προσανατολισμός μέσα σε ένα πλανητικό σύστημα έχει εξήγηση, δεδομένου του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται τα πλανητικά συστήματα. Το πρωτοαστρικό νέφος από το οποίο σχηματίζεται ένα αστέρι και οι πλανήτες του έχει συνήθως κάποια εγγενή περιστροφική ορμή. Καθώς ένα αστέρι αρχίζει να συνενώνεται, ένας πρωτοπλανητικός δίσκος σχηματίζεται γύρω από το αστέρι. Δεδομένου ότι οι πλανήτες σχηματίζονται μέσα σε αυτόν τον δίσκο, όλοι καταλήγουν σε παρόμοιες τροχιές. Τα πράγματα μπορεί να είναι πιο περίπλοκα με δυαδικά ή πολλαπλών αστεριών συστήματα, αλλά θα περίμενε κανείς τα πλανητικά συστήματα ενός αστεριού να έχουν ένα αμετάβλητο επίπεδο παρόμοιο με το δικό μας.

Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει για ένα πλανητικό σύστημα γνωστό ως WASP-131, όπως δείχνει μια πρόσφατη μελέτη. Το άστρο WASP-131 είναι γνωστό ότι έχει τουλάχιστον έναν πλανήτη, τον 131b. Είναι ένας πλανήτης θερμού αερίου με μάζα λίγο μικρότερη από τον Κρόνο που περιφέρεται γύρω από το άστρο του κάθε πέντε ημέρες. Προηγούμενες μελέτες του 131b βρήκαν τον πλανήτη ασυνήθιστο λόγω του πόσο παχιά είναι η ατμόσφαιρά του. Αν και η μάζα του είναι μόνο το ένα τέταρτο αυτής του Δία, η διάμετρός του είναι 20% μεγαλύτερη από αυτή του Δία. Ο 131b έχει τόσο χαμηλή πυκνότητα για έναν πλανήτη αερίου που είναι γνωστός ως πλανήτης υπερ-φούσκα.

Ο πλανήτης ανακαλύφθηκε μέσω της μεθόδου διέλευσης, που σημαίνει ότι περνά μπροστά από το αστέρι του από τη δική μας οπτική γωνία. Είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος εύρεσης εξωπλανητών, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επαλήθευση της περιστροφικής κίνησης του άστρου. Λόγω της αστρικής περιστροφής, το φως που προέρχεται από την περιοχή του άστρου που περιστρέφεται προς το μέρος μας είναι ελαφρώς μετατοπισμένο προς το μπλε χρώμα και το φως από την περιοχή που περιστρέφεται μακριά από εμάς μετατοπίζεται ελαφρώς προς το κόκκινο. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως Doppler. Καθώς ο πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι, μπλοκάρει με τη σειρά του ένα μέρος των περιοχών με μετατόπιση μπλε και κόκκινου χρώματος. Αυτό κάνει τις φασματικές γραμμές του αστεριού να μετατοπιστούν λίγο ακόμα. Αυτό είναι το φαινόμενο Rossiter–McLaughlin, που επιτρέπει στους αστρονόμους να μετρήσουν τον προσανατολισμό της αστρικής περιστροφής.

Όταν η ομάδα ερευνητών ανέλυσε την περιστροφή του WASP-131, διαπίστωσε ότι δεν ήταν παρόμοια με αυτή του πλανήτη του. Η τροχιά του 131b έχει κλίση περίπου 160 μοίρες από το περιστροφικό επίπεδο του άστρου, που σημαίνει ότι βρίσκεται σε σχεδόν ανάδρομη τροχιά. Φυσικά, αυτό εγείρει το ερώτημα πώς ακριβώς ο πλανήτης θα μπορούσε να έχει πάρει μια τέτοια περίεργη τροχιά. Μια ιδέα είναι μια διαδικασία γνωστή ως φαινόμενο Kozai. Οι δυναμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ του πλανήτη, του αστέρα του και άλλων πλανητών του συστήματος μπορεί να προκαλέσουν την τροποποίηση της τροχιάς ενός πλανήτη. Το βλέπουμε αυτό στο δικό μας ηλιακό σύστημα με τον Πλούτωνα και τον Ποσειδώνα, ο οποίος έχει προκαλέσει μια αρκετά έντονη κλίση στην τροχιά του Πλούτωνα με την πάροδο του χρόνου. Το φαινόμενο είναι πιο έντονο με μικρότερους πλανήτες, ωστόσο, η αλληλεπίδραση μεταξύ πλανήτη και αστεριού από μόνη της δεν είναι αρκετή για να εξηγήσει μια τέτοια κεκλιμένη τροχιά όπως αυτή του 131b. Μια άλλη πιθανότητα είναι μια μαγνητική αλληλεπίδραση μεταξύ του πλανήτη και του πρωτοπλανητικού δίσκου νωρίς στην περίοδο σχηματισμού του.

Αν και ο μηχανισμός πίσω από την περίεργη τροχιά δεν είναι ξεκάθαρος, ακολουθεί ένα μοτίβο που παρατηρείται με πολλούς εξωπλανήτες θερμών αερίων. Περίπου το ένα τέταρτο από αυτούς έχουν σημαντικά κεκλιμένες τροχιές. Το δικό μας πλανητικό σύστημα έχει τέσσερις αεριώδεις αλλά όχι θερμούς πλανήτες. Όμως, ο άξονας περιστροφής του πλανήτη Ουρανού, σε αντίθεση με τους υπόλοιπους πλανήτες δείχνει σχεδόν προς την κατεύθυνση του Ήλιου, με αποτέλεσμα να «κυλάει» πάνω στην τροχιά του, φαινόμενο που επίσης δεν έχει βρει ακόμα ικανοποιητική εξήγηση. Φαίνεται ότι ακόμα και μεγάλοι πλανήτες έχουν επηρεασθεί με απροσδιόριστο τρόπο και μερικές φορές ξεφεύγουν από τις προβλέψεις της ουράνιας μηχανικής.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2023-05-bizarre-exoplanet-orbital.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

ΕΙΚΟΝΑ: Ο πλανήτης Ουρανός, που ουσιαστικά έχει «τουμπάρει» πάνω στην τροχιά του! Credit: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute); Right: NASA, ESA, L. Sromovsky and P. Fry (U. Wisconsin), H. Hammel (Space Science Institute), and K. Rages (SETI Institute). (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Ουρανός: ο δεύτερος δακτυλιωτός κόσμος του πλανητικού μας συστήματος, μέσα από μια νέα εκπληκτική φωτογραφία του James Webb!