Ερευνητές στο Κέντρο Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Ινστιτούτου του Flatiron, ΗΠΑ, δημοσίευσαν πρόσφατα ένα άρθρο που θα μπορούσε να εξηγήσει ένα μυστηριώδες κενό στα μεγέθη (διαστάσεις) των πλανητών πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Οι πλανήτες με ακτίνες μεταξύ 1,5 και 2 φορές την ακτίνα της Γης είναι εξαιρετικά σπάνιοι. Αυτή η νέα έρευνα δείχνει ότι ο λόγος μπορεί να είναι επειδή οι πλανήτες λίγο μεγαλύτεροι από αυτό το διάστημα ακτίνων, που ονομάζονται μίνι-Ποσειδώνες, χάνουν την ατμόσφαιρά τους με την πάροδο του χρόνου, και μετά συρρικνώνονται για να γίνουν «σούπερ-Γη», μόνο λίγο μεγαλύτεροι από τον πλανήτη μας. Αυτοί οι μεταβαλλόμενοι σε διαστάσεις πλανήτες έχουν μόνο για λίγο μια ακτίνα στο σωστό μέγεθος για να καλύψουν το κενό, μετά συρρικνώνονται γρήγορα πέρα από αυτό. Η επίπτωση στην πλανητική επιστήμη είναι συναρπαστική, καθώς επιβεβαιώνει ότι οι πλανήτες δεν είναι στατικά αντικείμενα, αλλά εξελισσόμενοι και δυναμικοί κόσμοι.
Τα διαστημικά τηλεσκόπια Κέπλερ, TESS και άλλα τηλεσκόπια-κυνηγοί πλανητών έχουν ανακαλύψει εντελώς νέους τύπους πλανητών, όπως οι λεγόμενοι «καυτοί Δίες», μεγάλοι γίγαντες αερίου που περιφέρονται πολύ κοντά στον αστέρα τους. Αυτοί ήταν μεταξύ των πρώτων εξωπλανητών που παρατηρήθηκαν, επειδή το μεγάλο τους μέγεθος τους έκανε εύκολο να βρεθούν και οι μικρές, γρήγορες τροχιακές τους περίδοι μάς επέτρεπαν να τους δούμε να περνούν μπροστά από τον αστέρα τους περισσότερες από μία φορές σε σύντομο χρονικό διάστημα (ορισμένοι καυτοί Δία έχουν ένα έτος που διαρκεί μόνο λίγες γήινες μέρες).
Ζωγραφική αναπάσταση του KELT-9b, ενός πλανήτη “ζεστού Δία” σε τροχιά κοντά στο μητρικό του αστέρα. (Credit: NASA / JPL-Caltech).
Με τα νέα τηλσκόπια που διαθέτουμε, μπορούμε να βρούμε μια μεγάλη ποικιλία τύπων πλανητών, οι μικρότεροι από τους οποίους είναι ακόμη πιο μικροί από τον Ερμή. Όμως όσο αυξάνεται το μέγεθος του δείγματός μας, παραμένει το περίεργο κενό μεταξύ 1,5 και 2 ακτίνων της Γης. Για κάποιο λόγο, οι πλανήτες απλά δεν τους αρέσει να είναι σε αυτό το μέγεθος. Προηγούμενες θεωρίες πρότειναν ότι βομβαρδισμοί αστεροειδών ενδέχεται να απομάκρυναν την ατμόσφαιρα από τους πλανήτες αυτού του μεγέθους ή ότι ορισμένοι πλανήτες ενδέχεται να σχηματίστηκαν σε περιοχές χωρίς αρκετό αέριο για να αποκτήσουν πυκνή ατμόσφαιρα, διατηρώντας το συνολικό τους μέγεθος πολύ κάτω από το «κενό» των 1,5 – 2 ακτίνων της Γης.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Trevor David, προσέγγισε το μυστήριο με νέο τρόπο, λαμβάνοντας υπόψη εάν υπήρχε κάποια αλλαγή στο μέγεθος με την πάροδο του χρόνου. Οι πλανήτες τείνουν να σχηματίζονται ταυτόχρονα με τον αστέρα τους, οπότε, αν είναι γνωστή ηλικία του αστάρα, μπορεί να υπολογιστεί και η ηλικία του πλανήτη. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να ταξινομήσει τους πλανήτες σε ηλικιακές ομάδες. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι μεταξύ των παλαιότερων πλανητών (ηλικίας άνω των 2 δισεκατομμυρίων ετών) το χάσμα επικεντρώθηκε σε περίπου 1,8 ακτίνες της Γης, ενώ οι πλανήτες ηλικίας κάτω των 2 δισεκατομμυρίων ετών είχαν διαφορά στις διαστάσεις, πιο κοντά στις 1,6 ακτίνες της Γης.
Αυτή η διαφορά υποδηλώνει ότι οι μικρότεροι μίνι-Ποσειδώνες δεν μπορούν να κρατήσουν την ατμόσφαιρά τους και συρρικνώνονται για να γίνουν σούπερ-Γη αρκετά νωρίς. Η ίδια διαδικασία συμβαίνει αργότερα για ελαφρώς μεγαλύτερους μίνι-Ποσειδώνες, με αποτέλεσμα τη μετατόπιση του «κενού». Όπως σημειώνουν οι ερευνητές, το χάσμα είναι επομένως καλύτερα κατανοητό ως «το χάσμα μεταξύ των πιο μεγάλων σουπερ-Γαιών και των πιο μικρών μινι-Ποσειδώνων που μπορούν ακόμα να διατηρήσουν την ατμόσφαιρά τους». Ποια είναι η αιτία αυτής της ατμοσφαιρικής συρρίκνωσης; Πιθανότατα οφείλεται σε ακτινοβολία από τον αστέρα του πλανήτη που εκτοξεύει το αέριο ή από την υπολειπόμενη θερμότητα μέσα στον ίδιο τον πλανήτη. Αυτές οι διεργασίες επηρεάζουν όλους τους πλανήτες σε κάποιο βαθμό, αλλά οι μεγαλύτεροι πλανήτες έχουν αρκετή βαρύτητα ώστε το αποτέλεσμα να μην είναι τόσο δραματικό.
Με ένα μυστήριο να έχει επιλυθεί (ή τουλάχιστον εύλογα να έχει εξηγηθεί), υπάρχουν ακόμα πολλά περισσότερα για να μάθουμε σχετικά με τις λεπτομέρειες της διαδικασίας, όπως η εξέταση του τρόπου με τον οποίο τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επηρεάσουν το μέγεθος του πλανήτη και την απώλεια ατμόσφαιρας.
Το άρθρο δημοσιεύθηκε στο The Astronomical Journal.
Περισσότερα εδώ.
