Υπάρχει σύνδεση μεταξύ των εκλάμψεων ακτίνων-Χ από τον νεαρό ήλιο και της επιβίωσης της Γης

Άρθρο, Απρίλιος 2008

Άραγε, τι επίδραση να έχουν οι ισχυρές ακτίνες-Χ που εκπέμπονται από ένα νεαρό άστρο στην επιβίωση των νέων πλανητών σαν τη Γη και τον Δία; Για να το καταλάβουμε πρέπει να δούμε τι συμβαίνει όταν ο δίσκος των αερίων και της σκόνης από τον οποίο σχηματίζονται οι νέοι πλανήτες, κτυπιέται από ισχυρές ακτίνες-Χ

Και πρέπει να δούμε την επίδραση τόσο στους γήινους βραχώδεις πλανήτες, όσο και στους αέριους γίγαντες όπως ο Δίας. Γιατί στην περίπτωση του ηλιακού συστήματός μας, ένα από τα χαρακτηριστικά του είναι ότι περιλαμβάνει τόσο γήινους πλανήτες όσο και γίγαντες αέριους πλανήτες. Υπάρχει μια καλή θεωρία που περιγράφει γιατί αυτά τα δύο είδη πλανητών πρέπει να συνυπάρχουν στο ίδιο σύστημα -- μια θεωρία που είναι γνωστή σαν το μοντέλο της "συσσώρευσης του πυρήνα".

Στο μοντέλο της συσσώρευσης υλικού στον πλανητικό πυρήνα, το ηλιακό σύστημα προκύπτει από έναν δίσκο αερίων και κόκκων σκόνης (όπως βλέπουμε στην κάτω εικόνα). Οι μικροσκοπικοί κόκκοι μεγαλώνουν μέσω συγκρούσεων, πρώτα σε μικρούς βράχους (αφού συγκολληθούν), έπειτα σε μεγαλύτερους βράχους, και τελικά σε βραχώδεις πλανητικούς πυρήνες. Εάν οι πυρήνες μεγαλώσουν αρκετά μέσω των συγκρούσεων, κατόπιν μπορούν να ενσωματώσουν ένα αεριώδη στρώμα και να τελειώσουν την εξέλιξη τους σαν ένας γιγαντιαίος πλανήτη, όπως είναι ο Δίας. Εάν δεν είναι οι πυρήνες αρκετά μεγάλοι, τότε καταλήγουν να γίνουν βραχώδεις γήινοι πλανήτες, όπως η Γη. Έτσι μια φυσική έκβαση αυτής της εικόνας είναι η παρουσία γήινων και γιγαντιαίων πλανητών στο ίδιο σύστημα.

Μεγάλες εκλάμψεις ακτινοβολίας: προκαλούν αναταραχή στον δίσκο. Στο κέντρο είναι το νεαρό άστρο (κίτρινο) και δεξιά ο βραχώδης πυρήνας (μπλε) που κινείται πέρα δώθε από τις διακυμάνσεις

Αλλά πώς επιβίωσε η Γη σε αυτό το μοντέλο, γιατί δηλαδή δεν μετανάστευσε προς το εσωτερικό του συστήματος για να συγχωνευτεί με τον ήλιο. Όταν σχηματίζονται οι πλανητικοί πυρήνες, διαμορφώνονται μέσα σε έναν δίσκο γεμάτο με αέριο. Παραδοσιακά, η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ των πλανητικών πυρήνων και του αερίου προκαλεί τη μείωση της στροφορμής του πλανητικού πυρήνα, που τον αναγκάζει να πλησιάσει το άστρο με μια σπειροειδή κίνηση, σε χρόνο πολύ λιγότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια.

Και πώς τότε επέζησε η Γη για αρκετά εκατομμύρια χρόνια μέχρι να διαλυθεί το αέριο; Ομοίως, πώς ο πυρήνας από τον οποίο σχηματίστηκε ο Δίας επέζησε τόσο ώστε να μπορέσει να ενσωματώσει ένα αεριώδες στρώμα, μια διαδικασία που χρειάστηκε αρκετά εκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρωθεί; Η απάντηση σε αυτές τις δύο σχετικές ερωτήσεις βρίσκεται στην ταραχώδη φύση των δίσκων από τους οποίους σχηματίζονται οι πλανήτες. Η δεξιά εικόνα (πάνω φωτογραφία) παρουσιάζει ένα παράδειγμα των άμορφων αναταραχών-διακυμάνσεων μέσα σε έναν στροβιλώδη δίσκο.

Τα αποτελέσματα της αναταραχής

Ενώ η ιδέα ότι ο δίσκος των αερίων που σχηματίζει τους πλανήτες μπορεί να είναι ταραχώδης, δεν είναι και πολύ νέα, το καινούργιο που υπάρχει είναι ο ρόλος που παίζει η αναταραχή στον καθορισμό της τελευταίας αρχιτεκτονικής των πλανητικών συστημάτων.

Σε αντίθεση με έναν μη-ταραχώδη δίσκο, όπου οι πλανητικοί πυρήνες κάνουν μια γρήγορο σπειροειδή κίνηση προς το αστέρι τους (όπως φαίνεται στην δεξιά κάτω εικόνα), στον δίσκο με αναταραχή οι πλανητικοί πυρήνες κουνιούνται πέρα δώθε από τις διακυμάνσεις, όπως οι βάρκες σε μια θύελλα από τα κύματα. Κατά συνέπεια, οι πλανητικοί πυρήνες εκτελούν έναν "τυχαίο περίπατο", που μεγαλώνει με τον χρόνο και τους μεταναστεύει μακριά από την αρχική θέση τους.

Μικρές εκλάμψεις ακτινοβολίας: δεν προκαλούν αναταραχή σε δίσκους. Στη δεξιά εικόνα που ο δίσκος δεν παρουσιάζει αναταραχή έχουμε μετανάστευση του πλανητικού πυρήνα πιο κοντά στο άστρο

Αυτή η διαδικασία μπορεί να 'διατηρήσει' τους γήινους πλανήτες έως ότου διαλυθεί ο δίσκος του αερίου και της σκόνης, ώστε να καταλήξουν να γίνουν κανονικοί πλανήτης όπως η Γη. Στα πλαίσια αυτού του μοντέλου συσσώρευσης υλικού στους πλανητικούς πυρήνες, δίνεται επίσης ικανός χρόνος και στους γιγάντιους πλανητικούς πυρήνες για να συσσωρευτεί το αεριώδες στρώμα και να καταλήξουν να γίνουν όπως ο Δίας. Η αναταραχή μπορεί να διαδραματίσει έναν παρόμοιο ρόλο και στο σχηματισμό των εξωηλιακών γιγάντιων πλανητών.

Πώς οι μεγάλες εκλάμψεις του ήλιου έσωσαν τη νεαρή γη

Τελευταίες παρατηρήσεις από το παρατηρητήριο Chandra δείχνουν ότι οι άφθονες ακτίνες X που εκπέμπονται από τα νεαρά αστέρια αλληλεπιδρούν με το δίσκο, ιονίζουν τα μόρια του δίσκο και παράγουν ενδεχομένως την κρίσιμη ποσότητα ηλεκτρονίων και ιόντων που απαιτούνται για να συνδεθεί ο δίσκος με το ασθενές μαγνητικό πεδίο του δίσκου. Αυτές οι συνθήκες - ένας περιστρεφόμενος δίσκος, η παρουσία ηλεκτρονίων και ιόντων, και ένα μαγνητικό πεδίο του δίσκου - είναι οι συνθήκες που οδηγούν στην παραγωγή της αναταραχής του δίσκου. και τελικά  η αναταραχή στον δίσκο ήταν που κράτησε μακριά τη Γη από τον ήλιο και μπόρεσε να επιβιώσει.