Εξωπλανήτες

Αστρονομία

Εξωηλιακός πλανήτης ή εξωπλανήτης ονομάζεται κάθε πλανήτης που δεν ανήκει στο δικό μας ηλιακό σύστημα, δεν περιφέρεται δηλαδή γύρω από τον Ήλιο. Μέχρι τη δεκαετία του 1990 οι πλανήτες αυτοί ήταν αποκλειστικά θέμα των θεωρητικών της μικροκοσμογονίας και των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας. Η ύπαρξή τους ή μη, ήταν από καιρό ένα από τα μεγαλύτερα ζητήματα της Αστρονομίας, όμως δεν υπήρχαν τεχνικά μέσα με αρκετή ισχύ για να εντοπιστούν. Οι ανακαλύψεις όμως της δεκαετίας του 1990 άλλαξαν ριζικά το σκηνικό: Το 1992 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι τέτοιοι πλανήτες, να περιφέρονται γύρω από τον πάλσαρ PSR 1257+12, από τους Αλεκσάντερ Βόλσταν και Frail. Το 1995 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι εξωηλιακοί πλανήτες γύρω από ένα συνηθισμένο αστέρα όπως ο Ήλιος (τον 51 Πηγάσου), από τους Μισέλ Μαγιόρ και Ντιντιέ Κελόζ, οι οποίοι για αυτή τους την ανακάλυψη κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ φυσικής για το 2019.

Διαστημικά σώματα με τα ακριβή χαρακτηριστικά εξωηλιακών πλανητών φαίνεται να υπάρχουν και εκτός των ηλιακών συστημάτων και πιθανολογείται πως οι ελεύθεροι αυτοί πλανήτες ακολουθούν διαφορετικό μοντέλο σχηματισμού από αυτό ενός κλασικού πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά.

Αριθμός εξωπλανητών

Τον Μάρτιο του 2021 ήταν γνωστοί 4.695 εξωηλιακοί πλανήτες σε 3.467 πλανητικά συστήματα από τα οποία 771 είχαν πάνω από ένα πλανήτη. Ο αριθμός αυτός μεταβάλλεται γρήγορα, καθώς νέες ανακαλύψεις προστίθενται κάθε λίγο. Ο κλάδος του κυνηγιού πλανητών είναι ένας από τους γρηγορότερα αναπτυσσόμενους της αστρονομίας, και συγκεντρώνει το ενδιαφέρον όλο και περισσότερων επιστημόνων, αλλά και σημαντικές επενδύσεις σε εξοπλισμό και κονδύλια. Οι ανακαλύψεις αυτές είναι όλες, πλην μίας, έμμεσες, δηλαδή τα σώματα αυτά δεν είναι παρατηρήσιμα με τηλεσκόπιο, εξαιτίας των τεράστιων αποστάσεών τους από τη Γη (δεκάδες έτη φωτός απέχουν οι πλησιέστεροι). Ανιχνεύσιμες είναι μόνο οι φασματοσκοπικές (συνήθως), φωτομετρικές ή αστρομετρικές μεταβολές που επιφέρει η κίνησή τους γύρω από τους αστέρες τους στο φως ή τη θέση των αστέρων αυτών.

Τρόποι εντοπισμού

Ο εντοπισμός των εξωηλιακών πλανητών σήμερα γίνεται με κυρίως τρεις τρόπους:
1) Με μέτρηση στη μεταβολή της ακτινικής ταχύτητας του αστέρα. Ένας πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο ασκεί πάνω του βαρυτική δύναμη και προκαλεί μια μικρή έκκεντρη κίνηση του αστέρα (για σύγκριση, η Γη βγάζει τον Ήλιο 500 χλμ. εκτός θέσης). Η μεταβολή αυτή γίνεται αντιληπτή καθώς ο αστέρας πλησιάζει και απομακρύνεται εξαιτίας αυτής της κίνησης από τη Γη, κάτι που προκαλεί αλλαγές στο φάσμα του εξαιτίας του φαινομένου Ντόπλερ. Τα σημερινά φασματοσκόπια είναι αρκετά ευαίσθητα ώστε να μπορούν να εντοπίσουν τις μεταβολές αυτές, κυρίως για πλανήτες μεγέθους του Δία που κινούνται γύρω από άστρα σε μέσες αποστάσεις (έως μερικές εκατοντάδες έτη φωτός).

2) Με μέτρηση της μείωσης της φωτεινότητας του αστέρα, καθώς ο πλανήτης πραγματοποιεί διάβαση μπροστά από το δίσκο του αστεριού. Η μέθοδος αυτή εξαρτάται από τον (τυχαίο) προσανατολισμό της εκλειπτικής του πλανήτη σε σχέση με τη γη, έτσι ώστε οι διαβάσεις του πλανήτη να είναι παρατηρήσιμες (δηλαδή από τη δική μας θέση παρατήρησης η τροχιά του πλανήτη να τέμνει το δίσκο του άστρου του). Υπολογίζεται ότι το 10% των πλανητικών συστημάτων είναι έτσι προσανατολισμένα. Η αποστολή Kepler της NASA, που εκτοξεύτηκε το Μάρτιο του 2009, είναι εξοπλισμένη με ένα πολύ ευαίσθητο φωτόμετρο, που παρατηρεί συνεχώς ένα τμήμα του ουρανού στην κατεύθυνση των αστερισμών του Κύκνου και της Λύρας. Τον Νοέμβριο του 2019 το Κέπλερ βάσει των παρατηρήσεων του είχε αναγνωρίσει 4.717 υποψήφιους εξωπλανήτες, ενώ από την επιστημονική ομάδα της αποστολής είχε επιβεβαιωθεί η ύπαρξη τουλάχιστον 2.600 από αυτούς

3) Με την παρατήρηση της βαρυτικής μικροεστίασης που προκαλείται από τυχόν πλανήτες που μπορεί να διαθέτει ένα άστρο. Η ύπαρξη πλανητών προκαλεί επιπλέον βαρυτική εκτροπή του φωτός που περνάει κοντά από ένα άστρο, σε σχέση με αυτή που προκαλεί το άστρο μόνο του. Με μέτρηση της διαφοράς στην εκτροπή διαπιστώνεται η ύπαρξη πλανητών. Η μέθοδος αυτή αποκαλύπτει κυρίως πλανητικά συστήματα που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση από το δικό μας (χιλιάδες έτη φωτός).

Άλλες μέθοδοι για τον εντοπισμό πλανητών είναι αυτή της αστρομετρίας, που βασίζεται στη οπτικά παρατηρούμενη μετατόπιση ενός άστρου από την προβλεπόμενη θέση του λόγω της έλξης από τυχόν πλανήτες, και η χρονομέτρηση πάλσαρ που αξιοποιεί τη μεταβολή στην περίοδο ενός πάλσαρ. Χρήσιμα συμπεράσματα για πιθανή ύπαρξη πλανητών μπορούν να εξαχθούν και από τη μελέτη του περιαστρικού δίσκου ενός άστρου. Κάποια «κενή» ζώνη σε έναν τέτοιο δίσκο μπορεί να έχει προκληθεί από έναν πλανήτη που «απορροφά» το υλικό που βρίσκεται εκεί.

Χαρακτηριστικά των εξωηλιακών πλανητών

Εξαιτίας των έμμεσων μεθόδων ανακαλύψεως, οι περισσότεροι εξωηλιακοί πλανήτες που βρέθηκαν είναι γιγάντιοι πλανήτες που μοιάζουν περισσότερο στον Δία παρά στη Γη, αλλά που απέχουν από τον κεντρικό τους αστέρα συνήθως πολύ λιγότερο από όσο ο Δίας από τον Ήλιο. Λόγω της εγγύτητάς του στο άστρο του και του μεγάλου του μεγέθους, ένας πλανήτης αυτού του τύπου κατατάσσεται συνήθως (ανεπίσημα) ως Καυτός Δίας ή Καυτός Ποσειδώνας. Προς το παρόν, εντοπίζονται περισσότεροι πλανήτες αυτού του μεγέθους, και σε τέτοια μικρή απόσταση από τον κεντρικό αστέρα, επειδή αφενός οι διαταραχές που προκαλούνται στο φάσμα του αστέρα είναι μεγαλύτερες, και επομένως πιο εύκολα παρατηρήσιμες, αφετέρου η περίοδός τους είναι πολύ μικρή, και τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων μπορούν να επαναληφθούν και να επαληθευτούν με ευκολία.

Μεγάλη δραστηριότητα αναπτύχθηκε από τους θεωρητικούς επιστήμονες προκειμένου να εξηγηθεί η ύπαρξη αυτών των σωμάτων, ανεξήγητη από τις κλασικές θεωρίες σχηματισμού πλανητών. Μια από τις θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν την εγγύτητα αυτή των πλανητών στο άστρο τους, είναι αυτή της πλανητικής μετανάστευσης, σύμφωνα με την οποία αυτοί οι γίγαντες αερίου σχηματίζονται σε πιο απομακρυσμένα σημεία του πλανητικού τους συστήματος και στη συνέχεια μετακινούνται στο εσωτερικό λόγω παλιρροϊκών δυνάμεων ή άλλων διαταραχών.

Εξωηλιακοί πλανήτες και ζωή

Εκτιμάται σήμερα ότι πάνω από το 10% των αστέρων του τύπου του Ηλίου διαθέτει πλανήτες. Η ανακάλυψη αρκετών εξωηλιακών πλανητών θέτει σε νέες βάσεις το ζήτημα της υπάρξεως εξωγήινης ζωής, καθώς δίνει μια καλύτερη εικόνα της στατιστικής πιθανότητας ανάπτυξης ζωής στο γαλαξία μας (σύμφωνα και με την εξίσωση Ντρέικ). Σήμερα, ο δεύτερος πλανήτης του ερυθρού νάνου αστέρα Gliese 581, που απέχει 20 έτη φωτός από τη Γη, φέρεται ως το καλύτερο μέχρι στιγμής παράδειγμα εξωπλανήτη λίγο μόνο μεγαλύτερου από τη Γη που περιφέρεται σε τέτοια απόσταση από τον αστέρα του (μέσα στη λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη) ώστε να είναι δυνατή η εμφάνιση και η ανάπτυξη της ζωής πάνω του. Η ύπαρξη ζωής σχεδόν σε όλους τους υπόλοιπους εξωηλιακούς πλανήτες αποκλείεται, καθώς πρόκειται για γίγαντες αερίων με πολύ υψηλές θερμοκρασίες στην ατμόσφαιρά τους.

Ορφανοί πλανήτες

Εκτός από τους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρες, υφίστανται σώματα με χαρακτηριστικά όπως αυτά των εξωηλιακών πλανητών τα οποία δεν βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άλλο ουράνιο σώμα, αλλά κινούνται ελεύθερα στον χώρο των γαλαξιών ή ενδεχομένως και εκτός αυτών. Αυτά τα ουράνια σώματα, που δεν είναι καφέ νάνοι, δεν είναι σαφές αν περιλαμβάνονται στον ορισμό του πλανήτη που δίνει η Διεθνής Αστρονομική Ένωση και γενικά αποδίδονται ως ορφανοί πλανήτες ή διαστρικοί πλανήτες. Ένα τέτοιο ουράνιο σώμα που περιφέρεται εκτός τροχιάς είναι το PSO J318.5-22, που παρατηρήθηκε το φθινόπωρο του 2010, το οποίο αποδίδεται ανεπίσημα από επιστημονικούς κύκλους και από τον τύπο ως εξωηλιακός πλανήτης, όπως προτείνεται από τη δημοσίευση της ανακάλυψης και μελέτης του το φθινόπωρο του 2013.

Epsilon Eridani b

H NASA έδωσε στην δημοσιότητα μια εικόνα του κοντινότερου σε εμάς εξωπλανήτη που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα. Πρόκειται για μια εντυπωσιακή καλλιτεχνική απεικόνιση που δείχνουν τον εξωπλανήτη και το σύστημα στο οποίο βρίσκεται.

Τα διαστημικά τηλεσκόπια και τα νεότερης γενιάς επίγεια τηλεσκόπια σε συνδυασμό με νέες μεθόδους παρατήρησης του Διαστήματος προκάλεσαν μια πραγματική επανάσταση στην αστρονομία. Γνωρίζαμε ότι υπάρχουν αμέτρητοι πλανήτες στον γαλαξία μας αλλά τα τεχνικά μέσα που διαθέταμε δεν επέτρεπαν τον εντοπισμό τους κάτι που επετεύχθη για πρώτη φορά την δεκαετία του 1990.

Έκτοτε ξεκίνησε ένα πραγματικό κυνήγι για την ανακάλυψη εξωπλανητών. Μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί περίπου 4,5 χιλιάδες εξωπλανήτες ενώ έχει υποδειχθεί η ύπαρξη αρκετών χιλιάδων με τους αστρονόμους να προσπαθούν να την επιβεβαιώσουν για να μπουν και αυτοί στην λίστα όσων γνωρίζουμε.

Σε απόσταση 10,5 ετών φωτός από την Γη βρίσκεται ο έψιλον Ηριδανού, ένα άστρο στο νότιο αστερισμό Ηριδανό. Πρόκειται για ένα άστρο που βρίσκεται ακόμη στην παιδική του ηλικία και είναι το τρίτο κοντινότερο άστρο που είναι ορατό με γυμνό μάτι μετά τον α Κενταύρου και τον Σείριο.

Οι παρατηρήσεις στο άστρο έδειξαν ότι πρόκειται για ένα άστρο με παρόμοια χαρακτηριστικά και «συμπεριφορά» με αυτή του Ήλιου. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι βρίσκεται σε εξέλιξη εκεί μια διαδικασία δημιουργίας ενός πλανητικού συστήματος παρόμοιας «αρχιτεκτονικής» με το δικό μας. Όπως είναι ευνόητο το άστρο έγινε στόχος των ερευνητών.

Στις αρχές του 21ου αιώνα εντοπίστηκαν τα ίχνη ενός πλανήτη και λίγα χρόνια μετά η ύπαρξη του επιβεβαιώθηκε. Ο Epsilon Eridani b όπως ονομάστηκε το άστρο είναι ένας γίγαντας αερίου με μάζα 1.2 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία. Ολοκληρώνει μια περιστροφή γύρω από το άστρο του σε περίπου επτά χρόνια.

Ο Epsilon Eridani b είναι ο κοντινότερος σε εμάς εξωπλανήτης και η NASA αποφάσισε να δώσει στην δημοσιότητα μια καλλιτεχνική απεικόνιση με βάση τα δεδομένα που γνωρίζουμε για αυτόν αλλά προσθέτοντας επίσης και ορισμένα στοιχεία τα οποία δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί αλλά οι επιστήμονες εκτιμούν ότι μπορεί να διαθέτει όπως για παράδειγμα, δαχτυλίδια και κάποιους δορυφόρους όπως ακριβώς και ο Δίας.
Πηγή: Naftemporiki με πληροφορίες από NASA

Πηγές: el.wikipedia.org