Δεκάδες πλανήτες στο μέγεθος του πλανήτη Δία ανακαλύφθηκαν από τους επιστήμονες κοντά στο νεφέλωμα του Ωρίωνα -εκείνο το τεράστιο νέφος σκόνης και αερίων που βρίσκεται κοντά στον γαλαξία μας- ανατρέποντας τη συμβατική αντίληψη για το πώς σχηματίζονται τα πλανητικά συστήματα.

Αντί να είναι συνδεδεμένοι με ένα αστέρι όπως η Γη στο δικό μας ηλιακό σύστημα, οι πλανήτες αυτοί αιωρούνται ελεύθερα στο Διάστημα κατά ζεύγη. Οι αστρονόμοι που τους εντόπισαν με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST), τα «έχασαν» με την ανακάλυψη.

«Αυτά τα πράγματα δεν θα έπρεπε να υπάρχουν», λέει ο Simon Portegies Zwart, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Leiden της Ολλανδίας. «Αντιβαίνουν σε όλα όσα έχουμε μάθει για τον σχηματισμό άστρων και πλανητών».

Το απροσδόκητο εύρημα

Τους επόμενους μήνες έγιναν προσπάθειες να προσπαθήσουν να εξηγήσουν τι συμβαίνει. Η ύπαρξη αυτών των πλανητών, οι οποίοι ονομάζονται Jupiter Mass Binary Objects ή Jumbo, δεν μπορεί να εξηγηθεί ακόμη πλήρως. Ωστόσο οι επιστήμονες εργάζονται εντατικά για να λύσουν το μυστήριο.

Οι πλανήτες Jumbo ανακαλύφθηκαν από τον Mark McCaughrean, πρώην αστρονόμο της ESA στην Ολλανδία, ο οποίος τώρα εργάζεται στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Γερμανία, και τον Samuel Pearson, αστρονόμο της ESA στην Ολλανδία.

Science Εχθροί του Δία τα πολύ μεγάλα αστέρια: Μία μάχη επιβίωσης στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα

Είχαν χρησιμοποιήσει δεδομένα από το JWST για να μελετήσουν το νεφέλωμα του Ωρίωνα, σε απόσταση περίπου 1.500 ετών φωτός από τη Γη. Ενδιαφέρονταν ιδιαίτερα για έναν νεαρό αστρικό σχηματισμό πλάτους 10 ετών φωτός, το οποίο ονομάζεται σμήνος Trapezium και έχει ηλικία ένα εκατομμύριο έτη.

Το JWST – το οποίο περιέχει το μεγαλύτερο κάτοπτρο που έχει ποτέ εκτοξευθεί στο διάστημα – έχει τεράστιες δυνατότητες υπέρυθρης ακτινοβολίας, επιτρέποντας να κοιτάξει μέσα από το νέφος και τη σκόνη του σμήνους, όπως κανένα άλλο τηλεσκόπιο πριν από αυτό.

Οι παρατηρήσεις αυτές αποκάλυψαν μια πληθώρα νέων αστέρων αλλά και περιοχές όπου τεράστιες στροβιλιζόμενες μάζες αερίων συμπυκνώνονται υπό τη βαρύτητα για να σχηματίσουν αστέρια

Ανακάλυψαν όμως και κάτι άλλο εκπληκτικό. Ανάμεσα στην κοσμική σκόνη αιωρούνταν πλανήτες, οι οποίοι έμοιαζαν να περιφέρονται ανά ζεύγη. «Το εύρημα ήταν εντελώς απροσδόκητο», λέει ο McCaughrean.

Οι πλανήτες-ζευγάρια

Το μέγεθος των πλανητών κυμαινόταν από το μισό περίπου της μάζας του Δία – του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος – έως 13 φορές τη μάζα του Δία, γεγονός που υποδηλώνει ότι πιθανότατα να επρόκειτο για πλανήτες-γίγαντες αερίων.

Ο Δίας, ο οποίος έχει περίπου 11 φορές το μέγεθος της Γης, είναι ένας από τους τέσσερις γίγαντες αερίων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο μας. Τέτοιοι πλανήτες δεν έχουν στερεές επιφάνειες. Αντίθετα, αποτελούνται από αέριο – συχνά γύρω από έναν στερεό πυρήνα.

Κάθε ζεύγος Jumbo χωριζόταν από αποστάσεις μόλις 2,8 δισεκατομμυρίων μιλίων (4,5 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων) – την ίδια απόσταση που χωρίζει τον Ποσειδώνα από τον Ήλιο – ή έως και 400 φορές την ίδια απόσταση. Κάθε ζεύγος εμφανίζεται σαν δίδυμες κουκκίδες φωτός στο νεφέλωμα του Ωρίωνα και φαίνεται να περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο.

Η Jessie Christiansen, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Επιστήμης Εξωπλανητών της Nasa στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, είπε πως η ανακάλυψη αυτή έθεσε την ομάδα της (που μελετά τους πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος) «σε κατάσταση κρίσης».

«Στην αρχή ανησύχησα» είπε. «Ένας από τους ορισμούς μας για τον εξωπλανήτη είναι ότι πρόκειται για ένα πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα άλλο άστρο. Μόλις εμφανίστηκαν αυτοί οι πλανήτες, σκέφτηκα: Ω, Θεέ μου, δυαδικά ελεύθερα αιωρούμενα αντικείμενα στο μέγεθος του Δία. Τι θα κάνω;».

Ελεύθερα αιωρούμενοι πλανήτες έχουν βρεθεί και στο παρελθόν. Έχουμε δει πλανήτες να παρασύρονται μόνοι τους σε πολλές περιοχές του διαστήματος, πιθανότατα ως αποτέλεσμα της απομάκρυνσής τους από το ηλιακό τους σύστημα λόγω της βαρυτικής ώθησης ενός διερχόμενου άστρου.

Έχουν επίσης βρεθεί μεγαλύτερα ελεύθερα αιωρούμενα αντικείμενα που θολώνουν τα όρια μεταξύ πλανήτη και άστρου. Είναι γνωστοί ως καφέ νάνοι, έχουν μάζα περίπου 15 έως 75 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία και είναι πολύ μικροί για να ξεκινήσουν τη σύντηξη υδρογόνου στους πυρήνες τους, όπως συμβαίνει στα αστέρια, με αποτέλεσμα να είναι πιο αμυδροί και ψυχροί.

Οι Jumbo πλανήτες θα μπορούσαν να αποτελούν μία νέα κατηγορία, πέρα από τους καφέ νάνους. Οι McCaughrean και Pearson ανίχνευσαν την καυτή, υπέρυθρη λάμψη από 100 περίπου αντικείμενα, όχι σε ζεύγη, στο σμήνος Trapezium. «Κανείς δεν τα έχει δει αυτά στο παρελθόν», λέει ο McCaughrean.

Διαβασε ακομα

Θάλασσα των Αστεριών: Ένα μαγικό μέρος που υπάρχει αλλά κανείς δεν μπορεί να βρει

Επρόκειτο για ανακάλυψη 42 ζευγαριών από αυτούς τους πλανήτες, κι ενός τριπλού, που έθεσε τα μυαλά των επιστημόνων σε εγρήγορση. «Αυτό δεν ήταν κάτι που ψάχναμε», λέει ο Pearson. Πολλοί αστέρες υπάρχουν ως ζεύγη ή διπλοί αστέρες, αποτέλεσμα του σχηματισμού τους κοντά σε σχετικά στενούς, πυκνούς νεφελώδεις σχηματισμούς σκόνης και αερίου, όπως ο Ωρίωνας.

Η περίπτωση των Jumbo είναι μία διαφορετική περίπτωση. Αν ήταν πλανήτες που κάποτε περιστρέφονταν γύρω από άστρα αλλά εκτοξεύτηκαν, θα ήταν δύσκολο να εξηγήσουμε πώς κατέληξαν σε ζεύγη.

Δύο πλανήτες που εκτοξεύονται και περνούν ο ένας κοντά από τον άλλο, θα ήταν απίθανο να συνδεθούν βαρυτικά την ώρα που πετούσαν στο διάστημα. Την ίδια στιγμή, οι μάζες τους φαίνεται να είναι πολύ μικρές για να έχουν σχηματιστεί απευθείας από την κατάρρευση ενός νέφους αερίου, όπως ένα άστρο.

Οι εκτιμήσεις

Η Rosalba Perna, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Stony Brook της Νέας Υόρκης, και οι συνάδελφοί της έχουν μια πιθανή εξήγηση.

Εκτιμούν ότι τα Jumbo θα μπορούσαν να εκτοξευθούν από τα αστέρια κατά ζεύγη, αν και τα δύο αντικείμενα βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι με τη σωστή διαμόρφωση, και τα δύο στην ίδια πλευρά, ακριβώς τη στιγμή που ένα άλλο αστέρι περνούσε από δίπλα τους.

«Αυτό απαιτεί οι τροχιές των δύο πλανητών να είναι σχετικά στενά ευθυγραμμισμένες», αναφέρει η Perna. Αλλά σε τέτοιες περιπτώσεις, τα ζεύγη Jumbo θα ήταν η ‘αναπόφευκτη συνέπεια’ των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των άστρων».

Μια άλλη ιδέα για την εκτίναξη είναι ότι τα ζεύγη ήταν ήδη ένα ζεύγος πλανήτη-πλανήτη ή πλανήτη-σελήνης που περιστρέφονταν μαζί γύρω από ένα νεαρό άστρο πριν εκτοξευθούν.

Ο Portegies Zwart έχει μία διαφορετική εξήγηση, σύμφωνα με την οποία τα Jumbo σχηματίζονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα άστρα, απευθείας από την κατάρρευση ενός νέφους αερίου. Γνωστή ως σχηματισμός in-situ, αυτό θα απαιτούσε να επανεξετάσουμε πόσο χαμηλή μπορεί να είναι η πυκνότητα ενός νέφους αερίου για να προκληθεί μια τέτοια κατάρρευση. «Νομίζω ότι ο in-situ σχηματισμός είναι ο μόνος στον οποίο δεν συναντώ θεωρητικά προβλήματα» εξηγεί ο Portegies Zwart.

Ένας τρόπος για να προκληθεί η κατάρρευση μικρών νεφών αερίου σε Jumbo μπορεί να περιλαμβάνει σωματίδια υψηλής ενέργειας που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες. Αυτά διαπερνούν το Σύμπαν, εκπεμπόμενα από εκρήξεις όπως συμβαίνει σε υπερκαινοφανείς ή οι ενεργές μαύρες τρύπες. Κανονικά, αν ένα νέφος γαλαξιακού αερίου -κυρίως υδρογόνου και ηλίου- είχε πολύ χαμηλή πυκνότητα, θα έπρεπε να έχει πολύ μεγάλη στροφορμή για να καταρρεύσει. Το αέριο θα ήταν απλώς πολύ διασκορπισμένο και ενεργητικό για να σχηματίσει αντικείμενα τόσο μικρά όσο ένα Jumbo.

Οι κοσμικές ακτίνες θα μπορούσαν να αποτελούν μία λογική εξήγηση, επιβραδύνοντας την κίνηση του αερίου και επιτρέποντας σε μικρότερους θύλακες να σχηματίσουν αντικείμενα όπως τα Jumbo. «Οι κοσμικές ακτίνες θα μπορούσαν να λειτουργήσουν σαν ένα πολύ παχύρρευστο ρευστό και να μεταφέρουν τη στροφορμή προς τα έξω», λέει ο Jonathan Katz, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Washington του St Louis στις ΗΠΑ, ο οποίος είχε την συγκεκριμένη ιδέα.

«Θα μπορούσε να έχει χαμηλή μάζα και να δημιουργεί πλανήτες». Ο Katz απορρίπτει επίσης την ιδέα ότι τα Jumbo είναι εκτοξευόμενα ζεύγη πλανητών. «Είναι σαν να κλωτσάς ένα αυγό με ένα πόδι που κινείται με ταχύτητα ενός χιλιομέτρου το δευτερόλεπτο (2.240 μίλια/ώρα). Θα εκτοξεύσεις το ασπράδι και τον κρόκο του αυγού παντού. Δεν πρόκειται να έχεις άθικτο κέλυφος. Μπορείς να κλωτσήσεις τον έναν πλανήτη, αλλά δεν μπορείς να κλωτσήσεις και τους δύο ως μονάδα» λέει.

Στον αντίποδα, κάποιοι άλλοι δεν είναι σίγουροι ότι οι πλανήτες Jumbo υπάρχουν. Ο Peter Plavchan, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο George Mason στις ΗΠΑ, πιστεύει ότι θα μπορούσαν να είναι αστέρια που μεταμφιέζονται σε πλανήτες. Όπως εξηγεί, η σκονισμένη φύση του νεφελώματος του Ωρίωνα θα μπορούσε να συγκαλύψει το φως των άστρων, κάνοντάς τα να φαίνονται πιο κόκκινα με αποτέλεσμα να τους δίνει μια μορφή που να μοιάζει με πλανήτη.

Με πληροφορίες από BBC