Ένα πλανητικό σύστημα όχι πολύ μακριά από το Ηλιακό Σύστημα βρέθηκε να έχει έξι κόσμους σε τροχιά γύρω από το άστρο τους σε όμορφη, τέλεια αρμονία.

Καθένας από τους έξι εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από το λαμπρό άστρο HD 110067 έχει τροχιά που συμβαδίζει με τους παρακείμενους εξωπλανήτες, με αποτέλεσμα ένα σπάνιο φαινόμενο γνωστό ως «αλυσίδα συντονισμού». Αυτό υποδηλώνει ότι το σύστημα υπάρχει σχετικά ανενόχλητο από τον σχηματισμό του πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια – ένα εξαιρετικό κρυμμένο κόσμημα στον Γαλαξία μας.

«Πιστεύουμε ότι μόνο το 1% όλων των συστημάτων παραμένει σε συντονισμό», λέει ο αστροφυσικός Rafael Luque του Πανεπιστημίου του Σικάγο. «Μας δείχνει την παρθένα διαμόρφωση ενός πλανητικού συστήματος που έχει επιβιώσει ανέγγιχτο».

Αυτές οι περιστροφές τροχιάς δεν είναι ούτε ασυνήθιστες ούτε απροσδόκητες. Συμβαίνουν όταν δύο σώματα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα τρίτο σώμα ασκούν βαρυτική επίδραση το ένα στο άλλο, με τέτοιο τρόπο ώστε να ευθυγραμμιστούν οι περίοδοι της τροχιάς τους. Όχι ακριβώς 1:1 -αυτό φαίνεται να είναι εξαιρετικά ασυνήθιστο – αλλά μπορεί να εκφραστεί ως αναλογία.

Για παράδειγμα, ο Πλούτωνας και ο Ποσειδώνας βρίσκονται σε συντονισμό μεταξύ τους: Ο Πλούτωνας ολοκληρώνει 2 τροχιές γύρω από τον Ήλιο για κάθε 3 τροχιές του Ποσειδώνα, δηλαδή συντονισμός 2:3. Και μερικά από τα φεγγάρια του Δία βρίσκονται σε μια αλυσίδα συντονισμού. Για κάθε 1 από τις τροχιές του Γανυμήδη, η Ευρώπη συμπληρώνει 2 και η Ιώ 4 τροχιές, για μια αλυσίδα 1:2:4, γνωστή και ως συντονισμός Laplace.

Αλλά έξι εξωπλανητικά σώματα σε μια αλυσίδα συντονισμού; Αυτό είναι κάτι πραγματικά ξεχωριστό.

Η ανακάλυψη έγινε σε τροχιά γύρω από έναν πορτοκαλί νάνο αστέρα σε απόσταση περίπου 100 ετών φωτός στον βόρειο αστερισμό Coma Berenices. Εκεί, το τηλεσκόπιο TESS της NASA για την αναζήτηση εξωπλανητών εντόπισε ενδείξεις δύο πλανητών σε τροχιά το 2020. Ο ένας φαινόταν να έχει περίοδο 5,642 ημερών, αλλά η περίοδος τροχιάς του άλλου παρέμενε άγνωστη.

Όταν το TESS επανήλθε δύο χρόνια αργότερα, τα δεδομένα παρέμειναν συγκεχυμένα. Έτσι, ο Luque και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο Cheops (Χέωπας) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος για τη μελέτη εξωπλανητών για να ρίξουν μια πιο προσεκτική ματιά. Συνειδητοποίησαν ότι η προηγουμένως προκύπτουσα τροχιακή περίοδος ήταν λανθασμένη και ότι τα δεδομένα έδειχναν περισσότερους από δύο εξωπλανήτες. Στην πραγματικότητα, μπόρεσαν να διακρίνουν τρεις -και αυτοί, όπως διαπίστωσαν, βρίσκονταν σε μια αλυσίδα συντονισμού.

Τα υπόλοιπα μπήκαν στη θέση τους μετά από αυτό.

«Ο Cheops μας έδωσε αυτή τη διαμόρφωση συντονισμού που μας επέτρεψε να προβλέψουμε όλες τις άλλες περιόδους», λέει ο Luque. «Χωρίς αυτή την ανίχνευση από τον Cheops, θα ήταν αδύνατο».

Υπάρχουν συνολικά έξι εξωπλανήτες, που κυμαίνονται από 1,94 έως 2,85 φορές την ακτίνα της Γης, μια κατηγορία που είναι γνωστή ως mini-Neptunes. Οι περίοδοι τροχιάς τους είναι, από τις πιο εσωτερικές, 9,11 ημέρες, 13,67 ημέρες, 20,52 ημέρες, 30,79 ημέρες, 41,06 ημέρες και 54,77 ημέρες. Αυτό σημαίνει ότι τα ζεύγη των εξωπλανητών βρίσκονται σε συντονισμό 3:2, 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 και 4:3. Ο πιο εσωτερικός κόσμος στο σύστημα HD 110067 κάνει έξι τροχιές για κάθε μία τροχιά του πιο εξωτερικού.

Αυτό καθιστά το συγκεκριμένο σύστημα μόλις το τρίτο γνωστό με έξι εξωπλανήτες σε μια αλυσίδα συντονισμού.

Το άστρο πιστεύεται ότι σχηματίστηκε πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια -το γεγονός ότι οι πλανήτες του βρίσκονται σε τόσο όμορφη αρμονία υποδηλώνει ότι δεν έχει διαταραχθεί από διάφορες επιδράσεις, όπως η μετανάστευση πλανητών ή μια γιγαντιαία σύγκρουση. Ορισμένοι από τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, για παράδειγμα, πιστεύεται ότι έχουν μεταναστεύσει στο παρελθόν.

Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει στο παρελθόν έναν αριθμό συστημάτων που έχουν περιόδους τροχιάς κοντά στον συντονισμό, αλλά οι πραγματικές αλυσίδες συντονισμού είναι ελάχιστες. Το σύστημα HD 110067 είναι επομένως ένας σπάνιος διαστημικός θησαυρός και αποτελεί μια ευκαιρία να μάθουμε περισσότερα για αυτό το συναρπαστικό φαινόμενο.

«Η τρέχουσα λεπτή διαμόρφωση των πλανητικών τροχιών στο HD 110067 αποκλείει οποιοδήποτε βίαιο γεγονός κατά τη διάρκεια της δισεκατομμυριοετούς ιστορίας του συστήματος, καθιστώντας το ένα σπάνιο “απολίθωμα” για τη μελέτη των μηχανισμών μετανάστευσης και των ιδιοτήτων του πρωτοπλανητικού δίσκου (protoplanetary disk) του σε ένα παρθένο περιβάλλον», γράφουν οι ερευνητές στην εργασία τους.

«Ο συνδυασμός της φωτεινότητας του άστρου-ξενιστή και η συμπερασματική παρουσία εκτεταμένων ατμοσφαιρών στους περισσότερους πλανήτες του καθιστά το HD 110067 το πιο ευνοϊκό πολυπλανητικό σύστημα mini-Neptune που παρατηρήθηκε με φασματοσκοπία μετάδοσης με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Ο HD 110067 προσφέρει την ευκαιρία να αποκτήσουμε εικόνα για τη φύση των mini-Neptunes πλανητών και για το πού, πώς και υπό ποιες συνθήκες σχηματίζονται και επιβιώνουν οι αλυσίδες συντονισμού».

Η έρευνα έχει δημοσιευτεί στο Nature.

Πηγή: Science Alert