Δακτύλιοι ενός υπερ-Κρόνου;

Δακτύλιοι ενός υπερ-Κρόνου;

Οι μεγαλοπρεπείς δακτύλιοι του Κρόνου

Το 2011 μια ομάδα επιστημόνων συνέτασσε κατάλογο πολύ νεαρών άστρων που βρίσκονται σχετικά κοντά στη Γη. Για να μαντέψουν την ηλικία τους, χρησιμοποίησαν το ρυθμό περιστροφής τους. Τα νεαρά άστρα περιστρέφονται πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερης ηλικίας και ο ρυθμός περιστροφής τους μπορεί να υπολογιστεί παρατηρώντας την τακτική επανεμφάνιση μεγάλων κηλίδων (περιοχών στην επιφάνειά τους με χαμηλότερη θερμοκρασία). Ενα υποψήφιο άστρο, ήταν το J1407, στον αστερισμό του Κενταύρου, το οποίο, όμως, βρίσκεται πολύ μακριά για να παρατηρηθούν οι κηλίδες του απευθείας. Ετσι οι επιστήμονες εξέτασαν την καμπύλη φωτεινότητας του άστρου, δηλαδή τη γραφική παράσταση της λαμπρότητάς του ως προς το χρόνο, αναζητώντας μικρές βυθίσεις, όταν οι κηλίδες θα έρχονταν στην μπροστινή ως προς τη Γη πλευρά του άστρου, με αποτέλεσμα να μειώνεται το φως που εκπέμπει προς το μέρος μας. Τέτοιες βυθίσεις μπορούν να προκαλέσουν και οι πλανήτες, όταν κάνουν μετάβαση, δηλαδή περνούν μπροστά από το άστρο ως προς την ευθεία παρατήρησής του από τη Γη.

Παράξενη καμπύλη

Η καμπύλη φωτεινότητας του J1407 υποδείκνυε ότι είναι πράγματι ένα νεαρό, γρήγορα περιστρεφόμενο άστρο. Οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι σύμφωνα με την καμπύλη, το 2007 το άστρο τρεμόπαιξε με έναν απρόβλεπτο τρόπο αρκετές διαδοχικές νύχτες παρατήρησής του, μετά μειώθηκε η λαμπρότητά του μέχρι που σχεδόν εξαφανίστηκε επί μία βδομάδα κι ύστερα επανήλθε στο κανονικό της επίπεδο. Τα δεδομένα άλλων ετών δεν έδειξαν τέτοια παράξενη συμπεριφορά. Το 2007, το γεγονός δεν είχε προξενήσει μεγάλη εντύπωση και έτσι καταχωνιάστηκε στα αρχεία.

Καλλιτεχνική απεικόνιση του πλανήτη J1407b με τον τεράστιο δίσκο δαχτυλιδιών σαν του Κρόνου. Στο βάθος το άστρο J1407 γύρω από το οποίο περιφέρεται ο J1407b

Οι επιστήμονες που ξαναεντόπισαν το ασυνήθιστο φαινόμενο το 2011, άρχισαν να απορρίπτουν έναν - έναν τους λόγους στους οποίους θα μπορούσε να οφείλεται. Επιβεβαίωσαν ότι δεν οφειλόταν σε βλάβη του τηλεσκοπίου που το είχε καταγράψει, ούτε σε δυσκολία παρατήρησης λόγω μετεωρολογικών φαινομένων. Οποιαδήποτε κι αν ήταν η αιτία της μυστηριώδους παροδικής αμυδρότητας του J1407, δεν οφειλόταν σε γήινο παράγοντα.
Συμπέραναν ότι κάτι πολύ γρήγορο και πολύ μεγάλο πρέπει να προκαλεί έκλειψη του J1407 με αποτέλεσμα να τρεμοπαίζει η φωτεινότητά του. Η ταχύτητα των διακυμάνσεων φωτεινότητας έδειχνε ότι το αντικείμενο που προκαλεί την έκλειψη έτρεχε μπροστά από το άστρο με ταχύτητα 30 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, αλλά παρά τη μεγάλη ταχύτητά του η έκλειψη διάρκεσε 56 μέρες! Αυτή η διάρκεια σήμαινε ότι το αντικείμενο είχε μέγεθος περίπου 180 εκατομμύρια χιλιόμετρα!

Μην είναι...

Δεν υπάρχουν πολλές επιλογές για τις ουράνιες δομές που μπορεί να έχουν τέτοιο μέγεθος. Οι επιστήμονες άρχισαν να τις εξετάζουν μία - μία και να απορρίπτουν αυτές που δεν ταίριαζαν με κάποια παρατήρηση. Θα μπορούσε να είναι μια ζώνη από σκόνη που περιφέρεται σε κοντινή τροχιά γύρω από το άστρο; Οχι, επειδή δεν υπήρχε το χαρακτηριστικό υπέρυθρο φεγγοβόλημα γύρω από τον J1407, που θα περίμενε κανείς από τη θερμή σκόνη. Μήπως ήταν ένα δυαδικό σύστημα άστρων, με ένα γιγαντιαίο ερυθρό αστέρα να κρύβει ένα μικρότερο συνοδό, όπως ένα λευκό νάνο, έναν αστέρα νετρονίων, ή μια μαύρη τρύπα; Οχι, τέτοια συστήματα συνήθως εκπέμπουν πολύ περισσότερες ακτίνες-Χ, από αυτές που παρατηρούνταν και το J1407 δεν φαινόταν να είναι γιγαντιαίο άστρο. Θα μπορούσε το τρεμόπαιγμα να ήταν σύμπτωση, που οφειλόταν στη σκιά από κάτι που κινούνταν στο διαστρικό χώρο, μεταξύ Γης και άστρου ή μήπως το J1407 ήταν ένα σύνθετο σύστημα τριών αστέρων, που ο συνοδός που προκαλούσε την έκλειψη είχε διάμετρο 180 εκατομμυρίων χιλιομέτρων; Οχι, καμιά από αυτές τις πιθανότητες δεν ταίριαζε με τα δεδομένα. Στο τέλος, η απλούστερη εξήγηση που απέμενε και ήταν συνεπής με τις αστρονομικές παρατηρήσεις, ήταν κάτι επίσης παράξενο: οι βυθίσεις στην καμπύλη φωτεινότητας θα μπορούσαν να προέρχονται από ένα σύστημα δακτυλίων 200 φορές μεγαλύτερο από το σύστημα δακτυλίων του Κρόνου, το οποίο ήταν σε τροχιά γύρω από έναν αθέατο πλανήτη, που έτυχε να περάσει το 2007 από την ευθεία μεταξύ Γης και J1407.

Αφού εξέτασαν και απέρριψαν όλες τις εναλλακτικές για την παράξενη καμπύλη φωτεινότητας του άστρου J1407, οι αστρονόμοι κατέληξαν ότι το συγκεκριμένο τρεμόπαιγμα του άστρου πρέπει να οφείλεται στη σκιά ενός τεράστιου συστήματος δαχτυλιδιών γύρω από έναν αθέατο πλανήτη

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό, που έκανε τους επιστήμονες να θεωρήσουν ότι πρόκειται για σύστημα δακτυλίων είναι η λεπτομέρεια που μπορούσε να διακρίνει κανείς σε όλες τις κλίμακες εξέτασης της καμπύλης φωτεινότητας: οι εκλείψεις κρατούσαν 56 μέρες, αλλά οι γρήγορες αλλαγές συνέβαιναν με διαφορά κατά το ελάχιστο 20 λεπτών. Αυτές οι ταχύτητες δείχνουν ότι το τεράστιο αντικείμενο που προκαλεί την έκλειψη έχει πολύπλοκη και λεπτομερή εσωτερική δομή, ενώ το σχετικά συμμετρικό σχήμα της καμπύλης φωτεινότητας δείχνει ότι το αντικείμενο έχει κυκλικό ή ελλειψοειδές σχήμα. Αυτά τα χαρακτηριστικά έχουν και οι δακτύλιοι του Κρόνου. Αν η ομάδα επιστημόνων που μελέτησε το J1407 έχει δίκιο, τότε πρόκειται για την πρώτη παρατήρηση πλανητικών δακτυλίων έξω από το ηλιακό σύστημα και μάλιστα δακτυλίων που θα έκαναν τους πανέμορφους δακτυλίους του Κρόνου να ντρέπονται.

Τύχη

Οι ερευνητές παρατήρησαν φωτεινές εξάρσεις που αντιστοιχούν σε 24 ξεχωριστούς δακτυλίους στο σύστημα του πλανήτη J1407b, όπως ονομάστηκε. Θεωρούν ότι είμαστε τυχεροί να παρατηρούμε τους δακτυλίους σε αυτό το στάδιο της εξέλιξής τους. Για να καταλάβει κανείς γιατί, πρέπει να σκεφτεί το σύστημα δακτυλίων του Κρόνου και πώς εξελίχθηκε. Η συμπαγής εμφάνιση που έχουν σήμερα οι δακτύλιοι του Κρόνου είναι οφθαλμαπάτη. Αποτελούνται από σωματίδια πάγου που περιφέρονται σε κυκλικές τροχιές γύρω από τον πλανήτη. Αυτά τα σωματίδια υπόκεινται στην επίδραση μικροσκοπικών φεγγαριών που κινούνται μέσα στους δακτυλίους ή λίγο έξω από το εξωτερικό τους όριο. Θεωρείται ότι ο Κρόνος είχε κάποτε μεγαλύτερους δακτυλίους, αλλά τα μικρά σωματίδια στο εξωτερικό τους άκρο συγκολλήθηκαν στο πέρασμα του χρόνου, σχηματίζοντας τελικά τους δορυφόρους που έχει σήμερα.
Το σύστημα δακτυλίων του J1407b φαίνεται να είναι σε μεταβατική φάση, όπως ήταν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια το σύστημα δακτυλίων του Κρόνου. Από την καμπύλη φωτεινότητας του J1407 φαίνεται πως μέσα στους δακτυλίους έχει σχηματιστεί ένας δορυφόρος στο μέγεθος του Αρη. Αν είναι έτσι, θα πρόκειται για την καλύτερη ένδειξη ύπαρξης δορυφόρου σε εξωπλανήτη.
Προς το παρόν, τόσο ο πλανήτης J1407b, όσο και ο δορυφόρος του είναι προϊόντα επιστημονικών εικασιών. Τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια δεν έχουν καταφέρει να καταγράψουν αδιαμφισβήτητα στοιχεία για την ύπαρξή τους. Τέτοια στοιχεία ίσως προκύψουν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του παρελθόντος. Οι αστρονόμοι προτίθενται να ελέγξουν μόλις ψηφιοποιηθούν περισσότερες από μισό εκατομμύριο φωτογραφικές πλάκες, που λήφθηκαν από το 1901 έως το 1984, καθώς υπολογίζουν ότι τουλάχιστον σε 700 από αυτές απεικονίζεται το άστρο J1407. Αν εντοπίσουν και άλλες εκλείψεις, τότε ίσως είναι σε θέση να εκτιμήσουν καλύτερα πότε θα συμβεί η επόμενη.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»