Ένα εξωπλανητικό σύστημα σε απόσταση περίπου 116 ετών φωτός από τη Γη ενδέχεται να ανατρέπει όσα γνωρίζουμε για τον σχηματισμό των πλανητών, σύμφωνα με ερευνητές που το εντόπισαν με τηλεσκόπια της NASA και της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA).
Τέσσερις πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον LHS 1903 — έναν ερυθρό νάνο, τον πιο συνηθισμένο τύπο άστρου στο σύμπαν — και είναι διατεταγμένοι με έναν ασυνήθιστο τρόπο.
Ο εσωτερικός πλανήτης είναι βραχώδης, οι δύο επόμενοι είναι αέριοι, ενώ απροσδόκητα και ο πιο απομακρυσμένος είναι επίσης βραχώδης.
Η διάταξη αυτή έρχεται σε αντίθεση με το συνηθισμένο μοτίβο που παρατηρείται στον Γαλαξία και στο δικό μας ηλιακό σύστημα, όπου οι βραχώδεις πλανήτες (Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης) βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο, ενώ οι αέριοι γίγαντες (Δίας, Κρόνος, Ουρανός και Ποσειδώνας) σε μεγαλύτερες αποστάσεις.
Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι αυτό το κοινό μοτίβο προκύπτει επειδή οι πλανήτες σχηματίζονται μέσα σε έναν δίσκο αερίων και σκόνης γύρω από ένα νεαρό άστρο, όπου οι θερμοκρασίες είναι πολύ υψηλότερες κοντά στο κεντρικό σώμα.
Στις εσωτερικές περιοχές, πτητικές ενώσεις όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα εξατμίζονται, ενώ μόνο υλικά που αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες - όπως ο σίδηρος και τα πετρώδη ορυκτά - μπορούν να συγκολληθούν σε στερεούς κόκκους. Οι πλανήτες που σχηματίζονται εκεί είναι κατά βάση βραχώδεις.
Πιο μακριά από το άστρο, πέρα από τη λεγόμενη «γραμμή του χιονιού», οι θερμοκρασίες είναι αρκετά χαμηλές ώστε το νερό και άλλες ενώσεις να συμπυκνώνονται σε πάγο. Αυτό επιτρέπει στους πλανητικούς πυρήνες να αναπτύσσονται γρήγορα.
Όταν ένας αναπτυσσόμενος πλανήτης φτάσει περίπου δέκα φορές τη μάζα της Γης, η βαρύτητά του μπορεί να προσελκύσει μεγάλες ποσότητες υδρογόνου και ηλίου, οδηγώντας σε εκρηκτική ανάπτυξη και δημιουργία γιγάντιων αερίων πλανητών όπως ο Δίας ή ο Κρόνος.
«Το κυρίαρχο μοντέλο σχηματισμού πλανητών προβλέπει βραχώδεις εσωτερικούς πλανήτες πολύ κοντά στα άστρα, όπως στο δικό μας ηλιακό σύστημα», δήλωσε ο Τόμας Γουίλσον, επίκουρος καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Γουόργουικ και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.
«Είναι η πρώτη φορά που εντοπίζουμε έναν βραχώδη πλανήτη τόσο μακριά από το άστρο του και μάλιστα πέρα από αέριους πλανήτες».
Ο απρόσμενος βραχώδης πλανήτης, ο LHS 1903 e, έχει ακτίνα περίπου 1,7 φορές μεγαλύτερη από της Γης και κατατάσσεται στις λεγόμενες «υπερ-Γαίες» — μεγαλύτερες εκδοχές του πλανήτη μας με παρόμοια πυκνότητα και σύσταση. Το ερώτημα όμως είναι γιατί βρίσκεται εκεί, αψηφώντας τη θεωρία.
«Πιστεύουμε ότι οι πλανήτες σχηματίστηκαν σε πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα μεταξύ τους, και αυτό κάνει το σύστημα μοναδικό», είπε ο Wilson.
«Ο εξωτερικός βραχώδης πλανήτης δεν θα έπρεπε να υπάρχει με βάση την τυπική θεωρία σχηματισμού. Θεωρούμε όμως ότι δημιουργήθηκε αργότερα από τους υπόλοιπους».
Σχηματισμός σε περιβάλλον φτωχό σε αέρια
Το σύστημα εντοπίστηκε αρχικά με το διαστημικό τηλεσκόπιο TESS της NASA, που εκτοξεύθηκε το 2018 για τον εντοπισμό εξωπλανητών.
Στη συνέχεια μελετήθηκε με το Cheops της ESA, που εκτοξεύθηκε το 2019 για τη λεπτομερή παρατήρηση άστρων με γνωστούς εξωπλανήτες. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης δεδομένα από άλλα τηλεσκόπια παγκοσμίως.
Αφού επιβεβαίωσαν το ασυνήθιστο «ανάποδο» σύστημα, εξέτασαν διάφορες υποθέσεις για να εξηγήσουν την ύπαρξη του εξωτερικού βραχώδους πλανήτη — όπως το ενδεχόμενο σύγκρουσης άλλων πλανητών ή το αν θα μπορούσε να είναι το υπόλειμμα ενός αερίου πλανήτη που έχασε το εξωτερικό του περίβλημα.
«Δοκιμάσαμε πολλές δυναμικές προσομοιώσεις, εξετάζοντας συγκρούσεις και πιθανή απομάκρυνση ατμόσφαιρας», είπε ο Wilson. «Όμως δεν μπορέσαμε να δημιουργήσουμε αυτό το σύστημα με αυτούς τους τρόπους».
Αφού απέκλεισαν αυτές τις εκδοχές, οι ερευνητές κατέληξαν σε έναν μηχανισμό «φτωχό σε αέρια», σύμφωνα με τον οποίο οι πλανήτες σχηματίστηκαν διαδοχικά και με αντίστροφη σειρά σε σχέση με το ηλιακό μας σύστημα — ξεκινώντας από τον εσωτερικό και προχωρώντας προς τα έξω.
«Αυτό σημαίνει ότι ο εξωτερικός πλανήτης σχηματίστηκε εκατομμύρια χρόνια μετά τον εσωτερικό», εξήγησε. «Και επειδή δημιουργήθηκε αργότερα, δεν υπήρχαν πλέον μεγάλες ποσότητες αερίου και σκόνης στον δίσκο για να σχηματιστεί ως αέριος».
Στο ηλιακό μας σύστημα, οι αέριοι γίγαντες σχηματίστηκαν πρώτοι και γρήγορα, ακολουθούμενοι από τους τέσσερις εσωτερικούς βραχώδεις πλανήτες.
Υπάρχουν επίσης βραχώδη σώματα πέρα από τον Ποσειδώνα, όπως ο Πλούτωνας, αλλά είναι πολύ μικρότερα, πλούσια σε πάγο και πιθανότατα σχηματίστηκαν πολύ αργότερα, κυρίως μέσω συγκρούσεων.
Η Άννα Γκλίντεν, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο MIT, σημείωσε ότι το σύστημα LHS 1903 αποτελεί ένα «φυσικό εργαστήριο» για τη μελέτη σχηματισμού μικρών πλανητών γύρω από άστρα διαφορετικά από τον Ήλιο.
Η Γκλίντεν έγραψε σε email ότι οι συγγραφείς «εύλογα καταλήγουν πως ο εξώτατος πλανήτης πιθανότατα σχηματίστηκε σε περιοχή με ελάχιστο αέριο, αντί να έχασε την ατμόσφαιρά του έπειτα από μια βίαιη σύγκρουση», προσθέτοντας ότι μελλοντικές παρατηρήσεις μπορεί να επιτρέψουν στους επιστήμονες να μελετήσουν τις ατμόσφαιρές τους και να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται διαφορετικοί τύποι πλανητών.
Η υπόθεση σχηματισμού που περιγράφεται στη μελέτη είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, όμως ο σχηματισμός πλανητών είναι μια σύνθετη διαδικασία που οι επιστήμονες εξακολουθούν να προσπαθούν να αποκρυπτογραφήσουν, προειδοποίησε Νέστορ Εσπινόζα, αστρονόμος στο Space Telescope Science Institute στη Βαλτιμόρη, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.
Το πώς ακριβώς σχηματίζονται οι πλανήτες γύρω από μικρά άστρα όπως ο LHS 1903 αποτελεί πλέον αντικείμενο συζήτησης, πρόσθεσε.
«Αυτό το σύστημα προσθέτει ένα πολύ ενδιαφέρον σημείο αναφοράς, που θα κρατήσει τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών απασχολημένα να το εξηγούν για χρόνια — και είμαι βέβαιος ότι θα μάθουμε κάτι νέο για τη διαδικασία σχηματισμού πλανητών, μόλις συγκριθούν αυτά τα μοντέλα μεταξύ τους!», ανέφερε επίσης σε email.
Ο αστρονόμος Néstor Espinoza από το Space Telescope Science Institute επισήμανε ότι ο σχηματισμός πλανητών γύρω από μικρά άστρα όπως ο LHS 1903 αποτελεί ακόμη αντικείμενο συζήτησης.
«Το σύστημα αυτό προσθέτει ένα πολύ ενδιαφέρον δεδομένο που τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών θα προσπαθούν να εξηγήσουν για χρόνια — και σίγουρα θα μάθουμε κάτι νέο από αυτή τη διαδικασία», ανέφερε.
