Παρασκευή, 7 Απριλίου 2017

Ανακαλύφθηκαν νέα μοντέλα για τις κατοικήσιμες ζώνες των ηλιακών συστημάτων

Το ηλιακό μας σύστημα, όπου υπάρχουν πλανήτες σε μια σειρά από μεγέθη και κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές, μπορεί να είναι η εξαίρεση και όχι ο κανόνας, σύμφωνα με μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον καθηγητή Pavel Kroupa του Πανεπιστημίου της Βόννης. Οι ειδικοί διαπίστωσαν ότι τα σχηματισμένα πλανητικά συστήματα μπορεί να μεταβάλουν θέσεις και τροχιές μετά από συγκρούσεις των πρωτοπλανητών με κοντινές συστάδες υλικού, οδηγώντας έτσι σε συστήματα όπου οι πλανήτες έχουν ιδιαίτερα κεκλιμένες τροχιές, και όπου οι μικρότεροι (και ενδεχομένως κατοικήσιμοι) κόσμοι – πλανήτες ρίχτηκαν τελείως έξω από το ηλιακό σύστημα.

Οι πλανήτες στο ηλιακό σύστημά μας – συμπεριλαμβανομένης και της Γης στρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση γύρω από τον Ήλιο όμοια με την φορά της ιδιοπεριστροφής του Ήλιου, και ως επί το πλείστον κινούνται σε τροχιές που δεν διαφέρουν και πολύ από κύκλους ενώ, επίσης, άλλες περισσότερο και άλλες τροχιές λιγότερο βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με τον ηλιακό ισημερινό.

Πάντως τα πλανητικά συστήματα γύρω από άλλα αστέρια μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά, με κάποιους κόσμους να κινούνται όχι στην ίδια αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή των άστρων τους και με τροχιές με πολύ κλίση ως προς τον ισημερινό τους. Για πρώτη φορά, πιστεύει η ομάδα, ότι έχουν μια πειστική εξήγηση για αυτά τα ριζικά διαφορετικά συστήματα.
 
Τόσο το σχήμα όσο και η κατεύθυνση της κίνησης των πλανητών στο ηλιακό μας σύστημα πιστεύεται ότι προέκυψαν εξ ολοκλήρου από την εποχή του σχηματισμού του Ήλιου και των πλανητών, πριν από 4.600 εκατομμύρια χρόνια περίπου. Το τοπικό πλανητικό μας σύστημα πιστεύεται ότι έχει σχηματιστεί καθώς ένα νέφος αερίου και σκόνης (το αρχικό νεφέλωμα), κατέρρευσε σε ένα περιστρεφόμενο δίσκο κάτω από την επίδραση της βαρύτητας. Οι πλανήτες έπειτα αναπτύχθηκαν όταν δημιουργήθηκαν συστάδες του υλικού σε αυτόν τον πρωτοπλανητικό δίσκο, όπως λέγεται.
 
Η νέα εργασία υποδεικνύει ότι οι τροχιές με περίεργο σχήμα μπορεί να προκύψουν από μια μάλλον λιγότερο ομαλή διαδικασία. Η ομάδα αυτή πιστεύει ότι αν όλος ο  πρωτοπλανητικός δίσκος μπει μέσα ένα άλλο νέφος υλικού, μπορεί να αντλήσει από αυτό υλικό έως και περίπου 30 φορές τη μάζα του Δία. Η προσθήκη αυτού του επιπλέον αερίου και σκόνης αναγκάζει να αλλάζει κλίση το επίπεδο του δίσκου και ως εκ τούτου, και η γωνία της τελικής τροχιάς των πλανητών. Τα περισσότερα πλανητικά συστήματα νομίζουν ότι σχηματίζονται σε συστάδες άστρων, όπου τα μέλη του – άστρα είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους, έτσι ώστε αυτές οι συναντήσεις των δίσκων και των νεφελωμάτων μπορεί να είναι πολύ συχνές.
 
Το μέλος της ομάδας Thies Ingo, επίσης του πανεπιστημίου της Βόννης, έχει πραγματοποιήσει προσομοιώσεις σε υπολογιστές για να δοκιμαστεί αυτή η νέα ιδέα, διαπιστώνοντας ότι, η αλλαγή της κλίσης, καθώς προστίθεται υλικό στον πρωτοπλανητικό δίσκο, μπορεί να οδηγήσει ακόμα και στην αντιστροφή της φοράς περιστροφής του, έτσι ώστε να αποκτήσει μια «ανάδρομη» φορά. Δηλαδή, να περιστρέφεται ο πλανήτης προς την αντίθετη φορά με το μητρικό άστρο του. Την ίδια στιγμή, η σύγκρουση συμπιέζει την εσωτερική περιοχή του δίσκου, και ίσως αυτό το γεγονός να επιταχύνει τη διαδικασία σχηματισμού των πλανητών.
 
Υπό τις συνθήκες αυτές, η προσομοίωση δείχνει ότι οι πλανήτες που σχηματίζονται θα έχουν τότε υψηλή κλίση ή ακόμη και ανάδρομες τροχιές. Σε ορισμένες περιπτώσεις οι τροχιές μπορεί ακόμη και να γέρνουν σε σχέση μεταξύ τους, οδηγώντας σε ένα εξαιρετικά ασταθές σύστημα. Οπότε ένας-ένας, οι πλανήτες με μικρότερη μάζα θα απορριφθούν εντελώς από το πλανητικό σύστημα, αφήνοντας πίσω τους ένα μικρό αριθμό «καυτών» πλανητών με μάζα σαν τον Δία, και τεράστιους κόσμους που θα κινούνται σε τροχιές πολύ κοντά στο αστέρι τους.
 
Σε λιγότερο ακραίες περιπτώσεις, ο δίσκος μπορεί να συλλέξει μια μικρή μόνο ποσότητα από επιπλέον αέριο και σκόνη και η κλίση του να αλλάξει πολύ λίγο. Αυτό το σενάριο μπορεί να συνέβη και στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα, όπου ο σταθμισμένος μέσος όρος κλίσης των πλανητικών τροχιών με τον ισημερινό του Ήλιου είναι περίπου 7 μοίρες.
 
"Όπως τα περισσότερα αστέρια, ο Ήλιος σχηματίστηκε σε ένα σύμπλεγμα, έτσι ίσως είχε να αντιμετωπίσει κι ένα άλλο νέφος αερίου και σκόνης αμέσως μετά το σχηματισμό του," λέει ο Ingo Thies. "Ευτυχώς για μας, έγινε μια απαλή σύγκρουση, με αποτέλεσμα η επίδραση πάνω στον δίσκο, που μετατράπηκε τελικά σε πλανήτες, ήταν σχετικά ήπια. Αν τα πράγματα ήταν διαφορετικά, τότε μπορεί να είχε σχηματιστεί ένα ασταθές σύστημα πλανητών γύρω από τον Ήλιο, και η Γη θα μπορούσε να είχε πεταχτεί έξω από το ηλιακό σύστημα και κανείς μας δεν θα ήταν εδώ για να μιλήσει γι ‘αυτό το ζήτημα."
 
"Μπορεί να είμαστε στα πρόθυρα της επίλυσης του μυστηρίου του γιατί μερικά πλανητικά συστήματα γέρνουν τόσο πολύ και απουσιάζουν θέσεις όπου θα μπορούσε να ευδοκιμήσει η ζωή”, κατέληξε ο Pavel Kroupa. "Το μοντέλο βοηθά να εξηγήσουμε γιατί το ηλιακό μας σύστημα είναι όπως είναι, με τη Γη σε μια σταθερή τροχιά και τους μεγαλύτερους πλανήτες πιο μακριά. Η εργασία μας θα πρέπει επίσης να βοηθήσει άλλους επιστήμονες να βελτιώσουν την αναζήτησή τους για την παρουσία ζωής αλλού στο Σύμπαν."