Μυστήριο στο Διάστημα: Επιστήμονες εντόπισαν ένα «πρωτοφανές φαινόμενο» γύρω από το «Μάτι του Σάουρον», μόλις 25 έτη φωτός από τη Γη

 

Αστρονόμοι που ήλπιζαν να παρατηρήσουν έναν πλανήτη γύρω από ένα κοντινό άστρο έγιναν μάρτυρες ενός πολύ πιο σπάνιου “πρωτοφανούς ουράνιου φαινομένου”, όπως ανέφερε η ομάδα:  Τον βίαιο απόηχο όχι μίας, αλλά δύο συγκρούσεων μεταξύ των βραχωδών δομικών στοιχείων πλανητών.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, οι αστρονόμοι έγιναν μάρτυρες δύο ξεχωριστών καταστροφικών συγκρούσεων γύρω από τον αστέρα Fomalhaut , που βρίσκεται μόλις 25 έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Νότιου Ιχθύος (Piscis Austrinus).

Ο εντοπισμός τους έγινε αφού πλανητοειδείς (βραχώδη τμήματα μη σχηματισμένων πλανητών), με μέγεθος πολύ μεγαλύτερο από τον αστεροειδή που εξόντωσε τους δεινοσαύρους, συγκρούστηκαν μεταξύ τους, δημιουργώντας τεράστια νέφη από φωτεινά συντρίμμια.

Το σύστημα του Fomalhaut (Φομαλώ) δεν είναι άγνωστο σε τέτοιες συγκρούσεις.  Είναι παγκοσμίως γνωστό ως το “Μάτι του Σάουρον”, λόγω της ομοιότητάς του με το πύρινο μάτι από το έπος του Τζ. Ρ. Ρ. Τόλκιν, “Ο Άρχοντας των Δαχτυλιδιών”. Αυτή η ομοιότητα προκύπτει από την εντυπωσιακή ζώνη σκόνης που περιβάλλει τον Fomalhaut σε απόσταση 133 αστρονομικών μονάδων (AU), όπου μία αστρονομική μονάδα ισούται με 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα — τη μέση απόσταση μεταξύ του Ήλιου και της Γης.

Αυτή η σύνθετη εικόνα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble δείχνει τον δακτύλιο συντριμμιών γύρω από το άστρο Fomalhaut, μαζί με τα φωτεινά νέφη σκόνης cs1 και cs2. Για σύγκριση, το νέφος σκόνης cs1, το οποίο φωτογραφήθηκε το 2012, απεικονίζεται δίπλα στο νέφος σκόνης cs2, το οποίο φωτογραφήθηκε το 2023. (Πηγή εικόνας: NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley)

Σχηματισμένη από αμέτρητες συγκρούσεις βράχων και πάγου, αυτή η ζώνη σκόνης και συντριμμιών αποτελεί ένα “πιο σκονισμένο” ανάλογο του δικού μας πρώιμου ηλιακού συστήματος, όπως αυτό εμφανιζόταν πριν από περισσότερα από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ανέφερε η ομάδα — προσφέροντας μια ματιά στη χαοτική παιδική ηλικία της δικής μας “γειτονιάς”, όταν οι πλανήτες δημιουργούνταν, καταστρέφονταν και ανασυντίθεντο.

Σύνδρομο ψευδούς πλανήτη

Μια νέα μελέτη, η οποία διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Paul Kalas, αστρονόμο στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ, περιέγραψε αυτά τα δύο γεγονότα σύγκρουσης με λεπτομέρειες, προκειμένου να βοηθήσει στην επίλυση ενός πλανητικού μυστηρίου.  Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, αστρονόμοι που παρατηρούσαν το σύστημα του Fomalhaut εντόπισαν ένα μεγάλο, φωτεινό αντικείμενο, το οποίο πολλοί υπέθεσαν ότι ήταν ένας εξωπλανήτης καλυμμένος με σκόνη που αντανακλούσε το φως. Ονόμασαν αυτόν τον υποψήφιο εξωπλανήτη Fomalhaut b.

Ωστόσο, όταν αυτός ο υποτιθέμενος πλανήτης “έσβησε” ξαφνικά και ένα άλλο φωτεινό σημείο εμφανίστηκε εκεί κοντά, όλα αυτά μέσα σε ένα διάστημα περίπου 20 ετών, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι δεν έβλεπαν πλανήτες, αλλά τα φωτεινά νέφη συντριμμιών που σχηματίστηκαν από αυτό που οι ίδιοι αποκαλούν “κοσμική μικροσύγκρουση” (cosmic fender bender).

Μια καλλιτεχνική απεικόνιση παρακολουθεί τη δημιουργία του νεφελώματος σκόνης cs2 γύρω από το αστέρι Fomalhaut. Στο πρώτο πάνελ, το αστέρι εμφανίζεται στην πάνω αριστερή γωνία, ενώ δύο λευκές κουκκίδες, που βρίσκονται στην κάτω δεξιά γωνία, αναπαριστούν τα τεράστια αντικείμενα που πρόκειται να συγκρουστούν. Στο δεύτερο πάνελ, τα αντικείμενα πλησιάζουν το ένα το άλλο. Στο τρίτο πάνελ, συγκρούονται. Στο τέταρτο πάνελ, το νέφος σκόνης cs2 γίνεται ορατό και το φως του αστέρα σπρώχνει μακριά τα κόκκους σκόνης (Πηγή εικόνας: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

“Εγκληματολογία” του Fomalhaut: ένα ιστορικό καταστροφικών συγκρούσεων

Τα δύο γεγονότα σύγκρουσης, γνωστά πλέον ως Fomalhaut cs1 και Fomalhaut cs2, φαίνεται να είναι εξαιρετικά συμπτωματικά. Η θεωρία υποδηλώνει ότι συγκρούσεις αυτού του μεγέθους θα έπρεπε να συμβαίνουν μόνο μία φορά κάθε 100.000 χρόνια περίπου, αλλά το σύστημα του Fomalhaut εξέπληξε τους επιστήμονες με δύο τέτοιες προσκρούσεις μέσα σε μόλις 20 χρόνια.

Πράγματι, με βάση αυτό το χρονοδιάγραμμα, η μελέτη συμπεραίνει ότι ενδέχεται να έχουν συμβεί περίπου 22 εκατομμύρια παρόμοια γεγονότα κατά τη διάρκεια της σχετικά σύντομης ζωής του συστήματος Fomalhaut, η οποία ανέρχεται μέχρι στιγμής στα 440 εκατομμύρια έτη. Ακόμη και αν μπορούσε κανείς να γυρίσει τον χρόνο πίσω μόνο κατά τα τελευταία 3.000 περίπου χρόνια, «το πλανητικό σύστημα του Fomalhaut θα έλαμπε από αυτές τις συγκρούσεις», εξήγησε ο Kalas σε δήλωσή του.

Η αντίστροφη μηχανική των συγκρούσεων, βασισμένη σε παράγοντες όπως η μάζα των νεφών συντριμμιών και το μέγεθος των κόκκων σκόνης, υποδηλώνει ότι τα Fomalhaut cs1 και cs2 ήταν το αποτέλεσμα της σύγκρουσης πλανητοειδών διαμέτρου περίπου 60 χιλιομέτρων, δηλαδή περίπου τέσσερις έως έξι φορές το μέγεθος του αστεροειδούς που αφάνισε τους μη ιπτάμενους δεινοσαύρους πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια.

Μια απεικόνιση της βίαιης σύγκρουσης μεταξύ δύο πλανητοειδών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από το άστρο Fomalhaut. (Πηγή εικόνας: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Είναι ένα εξωγήινο γεγονός με μια οικεία ανατροπή:  «Αυτά τα μεγαλύτερα σώματα μοιάζουν με τα μεγάλα σώματα που αποτελούν τις δικές μας ζώνες αστεροειδών και Κάιπερ», δήλωσε στο Live Science ένας από τους συγγραφείς της μελέτης Jason Wang, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Northwestern.  Και υπάρχουν πολλά τέτοια σώματα.

Με βάση την αναπαράσταση του γεγονότος, οι ερευνητές υποδηλώνουν ότι το σύστημα Fomalhaut μπορεί να φιλοξενεί μάζα αυτών των αρχέγονων πλανητοειδών ίση με 1,8 φορές τη μάζα της Γης. Αυτό μπορεί να αντιστοιχεί σε περίπου 300 εκατομμύρια τέτοια σώματα, σύμφωνα με μια ξεχωριστή δήλωση.

Επιπλέον, το σύστημα περιλαμβάνει ακόμα 1,8 μάζες Γης σε μικρότερα σώματα με διάμετρο μικρότερη από 0,3 χιλιόμετρα. Αυτά τα σχετικά σώματα – νάνοι αναπληρώνουν συνεχώς τους μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης —πολλοί από τους οποίους έχουν μέγεθος μόλις λίγων δεκάτων του χιλιοστού της ίντσας— που στροβιλίζονται και τρεμοπαίζουν στη ζώνη σκόνης του Fomalhaut.

Χωρίς αυτή τη βραχώδη δεξαμενή, η ζώνη σκόνης θα εξαφανιζόταν, καθώς οι κόκκοι της είτε θα εκτοπίζονταν από το σύστημα λόγω του αστρικού ανέμου είτε θα απορροφούνταν από το άστρο του.

Ο πλανήτης που δεν υπήρξε ποτέ, μπορεί ακόμα να υπάρχει.  Παρόλο που ο Fomalhaut b δεν υφίσταται πλέον —τουλάχιστον ως πλανήτης— αυτός ο «πλανήτης που δεν υπήρξε ποτέ» μπορεί στην πραγματικότητα να εξακολουθεί να κρύβεται μέσα στο σύστημα.  Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι, δεδομένων των συγκεκριμένων συνθηκών, υπάρχει περίπου 10% πιθανότητα οι συγκρούσεις Fomalhaut cs1 και cs2 να μην είναι τυχαίες. Ο παρόμοιος χρόνος και η τοποθεσία τους μπορεί να υποδεικνύουν μια κρυφή επιρροή, όπως η «απόκοσμη» βαρυτική έλξη ενός αόρατου εξωπλανήτη.

«Για παράδειγμα, κάτι —όπως οι πλανήτες— θα πρέπει να είναι υπεύθυνο για τη διαμόρφωση των πλανητοειδών στη ζώνη σκόνης που βλέπουμε», δήλωσε ο Wang στο LiveScience. «Επιπλέον, εικάζουμε ότι η εγγύτητα της τοποθεσίας των σημείων πρόσκρουσης των cs1 και cs2 μπορεί να κατευθύνεται από έναν πλανήτη που προκαλεί κατά προτίμηση τη σύγκρουση των πλανητοειδών σε εκείνο το σημείο».

Παίζοντας «κρυφτό» με τους πλανήτες

Αυτή η εξωπλανητική σύγχυση αναδεικνύει μια σημαντική παράμετρο για τους κυνηγούς πλανητών, καθώς και για εγκαταστάσεις επόμενης γενιάς, όπως το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων (Habitable Worlds Observatory) της NASA, που έχουν σχεδιαστεί για την απευθείας φωτογράφιση εξωπλανητών σε κατοικήσιμες ζώνες στο κοντινό σύμπαν: «Το Fomalhaut cs2 μοιάζει ακριβώς με έναν εξωηλιακό πλανήτη που αντανακλά το φως του άστρου του», εξήγησε ο Kalas.

Ως αποτέλεσμα, αυτή η μοναδική μελέτη όχι μόνο εμπλουτίζει τις γνώσεις μας σχετικά με τον σχηματισμό των πλανητών, όπως οι ρυθμοί συγκρούσεων και οι μηχανισμοί των ζωνών συντριμμιών, αλλά μπορεί επίσης να βοηθήσει τους αστρονόμους να εντοπίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τα πλανητικά σώματα ανάμεσα σε όλα τα άλλα λαμπερά ουράνια αντικείμενα με τα οποία το σύμπαν μάς καταπλήσσει συνεχώς.