Έρευνες για πλανήτες σαν τη Γη

Άρθρο, Μάιος 2003

Οι διελεύσεις του Ερμή και της Αφροδίτης ανάμεσα στη Γη και τον ήλιο δεν μας λένε τίποτα παραπάνω για αυτά τα σώματα που δεν έχουμε μάθει ήδη από τις επισκέψεις των διαστημικών σκαφών. Αλλά από το 1994 οι αστρονόμοι έχουν προσδιορίσει πάνω από εκατό πλανήτες σε τροχιά γύρω από τα απόμακρα αστέρια. Όπως οι αστρονόμοι στους προηγούμενους αιώνες, έτσι και οι σημερινοί αστρονόμοι στράφηκαν στις διελεύσεις σαν έναν τρόπο για να μελετηθούν οι κόσμοι που δεν είναι προσιτοί σε μας.

Σχεδόν όλοι οι εξωηλιακοί πλανήτες έχουν βρεθεί με την έρευνα των παλλόμενων άστρων. Είναι γνωστό ότι ένας πλανήτης σε τροχιά δημιουργεί μια περιοδική μετατόπιση ταχύτητας στο φάσμα του άστρου του. Ο Δίας, παραδείγματος χάριν, προκαλεί μια ανιχνεύσιμη ταλάντευση στον ήλιό μας. Αυτές οι μεταβολές παρέχουν έμμεσα στοιχεία για την ύπαρξη των πλανητών και επιτρέπουν έτσι στους αστρονόμους να συμπεράνουν τη μάζα και τις τροχιακές ιδιότητές τους (περίοδος, ακτίνα κλπ).

Διερχόμενος πλανήτης μπροστά από το άστρο HD 209458.

Στα τέλη του 1999, οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν τη μικρή εξασθένιση στο φως, η οποία προκλήθηκε από έναν πλανήτη που πέρασε μπροστά από ένα άστρο. Το άστρο αυτό, που ονομάστηκε, είναι σαν τον ήλιο μας 150 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Πήγασου. Η διέλευση παρείχε κατά αυτόν τον τρόπο την πρώτη άμεση και ανεξάρτητη επιβεβαίωση της ύπαρξης ενός εξωηλιακού πλανήτη που ήταν γνωστός προηγουμένως μόνο από τις μεταβολές της ταχύτητας ενός αστεριού. Ο πλανήτης γύρω από το άστρο HD 209458 αποδείχθηκε ένας αέριος γίγαντας με, περίπου, το 63 τοις εκατό τη μάζα του Δία. Αυτός ο πλανήτης περιβάλλει το αστέρι σε μια απόσταση εκατό φορές μικρότερη από την απόσταση Δία-Ήλιου, ολοκληρώνοντας το έτος του κάθε τρεισήμισι ημέρες.

Οι διελεύσεις έδωσαν στους αστρονόμους έναν τρόπο να εξετάσουν τον πλανήτη, δεδομένου ότι το φως του άστρου που περνά μέσω της πλανητικής ατμόσφαιρας φέρει τα χημικά δακτυλικά αποτυπώματα των αερίων της ατμόσφαιρας. Το 2001, οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ανήγγειλαν ότι είχαν ανιχνεύσει το νάτριο -- που αποτέλεσε την πρώτη μέτρηση στοιχείου που έγινε ποτέ στην ατμόσφαιρα ενός εξωηλιακού πλανήτη.

Τον περασμένο μήνα, μια ομάδα ερευνητών από το Institut d'astrophysique στο Παρίσι, το πανεπιστήμιο της Αριζόνα και το παρατηρητήριο της Γενεύης ανήγγειλαν τα αποτελέσματα της έρευνας με τη βοήθεια του Hubble. Βρήκαν να περιβάλλει τον πλανήτη ένα στρώμα καυτού υδρογόνου μήκους 120.000 km. Το αέριο, που κινείται λοξά προς τα πίσω, κάτω από την πίεση της ακτινοβολίας του φωτός του αστεριού, με εξήντα μίλια το δευτερόλεπτο και δίνει στον πλανήτη μια μακριά ουρά σαν του κομήτη. Το άστρο HD 209458 εξατμίζει με αυτό τον τρόπο αργά τον γίγαντα αέριο πλανήτη του.

Και οι αστρονόμοι έχουν αναγγείλει φέτος δύο διερχόμενους πλανήτες. Και οι δύο πλανήτες βρέθηκαν ως τμήμα ενός πειράματος, του Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), το οποίο έλεγξε πέντε εκατομμύρια αστέρια για μία περίοδο τριάντα δύο ημερών. Ο στόχος του πειράματος ήταν να ανιχνευθούν οι αλλαγές της φωτεινότητας που προκλήθηκαν από την κάμψη της ακτίνας του φωτός του άστρου καθώς ερχόταν προς τη Γη, λόγω της βαρύτητας ενός πλανήτη γύρω από το άστρο (φαινόμενο βαρυτικού φακού). Η μελέτη αυτή εμφάνισε πενήντα εννέα υποψηφίους.

Στις αρχές του τρέχοντος έτους (Ιανουάριος 2003), οι αστρονόμοι από το Τεχνολογικό Ίδρυμα της Καλιφόρνιας και το Κέντρο για την αστροφυσική του Χάρβαρντ  ανέφεραν τις μεταβολές της ταχύτητας σε ένα από εκείνα τα άστρα. Ερμήνευσαν τις μικρές κινήσεις του αστεριού OGLE-TR-56 ως ενδείξεις της παρουσίας ενός καυτού, πλανήτη με μάζα περίπου σαν του Δία.

Τώρα μια άλλη ομάδα που καθοδηγείται από το Stefan Dreizler του Ινστιτούτου για την Αστρονομία και την Αστροφυσική στο Πανεπιστήμιο του Tübingen στη Γερμανία, αναφέρει τις αλλαγές της ταχύτητας για το αστέρι OGLE-TR-3. Ο πιθανός πλανήτης, λένε, έχει μια μάζα το 60 % του Δία και βρίσκεται σε τροχιά ακριβώς 2.2 εκατομμύρια μίλια από το γονικό του άστρο. Το άστρο αυτό αναγκάζει τον πλανήτη να περιφέρεται γύρω του με τη μικρότερη περίοδο από οποιοδήποτε άλλο εξωηλιακό πλανήτη -- ακριβώς 28.5 ώρες. Οι αστρονόμοι αναμένουν ότι η ατμόσφαιρα του εξατμίζεται λόγω των ακραίων θερμοκρασιών προς την πλευρά του πλανήτη που 'βλέπει' το άστρο. Αυτή η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να επιτρέψει στον πλανήτη να παρατηρηθεί άμεσα στα υπέρυθρα μήκη κύματος, παρά τη στενή απόσταση που έχει με το άστρο του. Εάν επιβεβαιωθούν οι επιστήμονες, οι πλανήτες OGLE θα είναι οι πρώτοι που ανακαλύπτονται από την αναζήτηση των διελεύσεων.

Για να 'κυνηγήσουμε' εξωηλιακούς πλανήτες θα χρειαστούμε ένα διαστημικό ειδικό παρατηρητήριο για να ανιχνεύσει τις διελεύσεις μικρών πλανητών σαν τη Γη. Η πρώτη αποστολή αυτού του τύπου ετοιμάζεται για πτήση μέχρι το 2006. Το τηλεσκόπιό του θα παρατηρεί σταθερά μέσα σε ένα μόνο σμήνος αστεριών στον αστερισμό του Κύκνου για αρκετά χρόνια. Αναμένεται να  ελέγξει 100.000 αστέρια σαν τον ήλιο μας για να βρει κάποιο αποκαλυπτικό σημάδι ενός πλανήτη κατά τη διέλευσή του μπροστά από το άστρο.

Η αποστολή αυτή ονομάζεται Kepler, και έχει σημασία το όνομα, γιατί ο Kepler ήταν ο πρώτος αστρονόμος που πρόβλεψε τη διέλευση του Ερμή και της Αφροδίτης μπροστά από το δίσκο του ήλιου μας.