Το Gemini South επιβεβαιώνει τη μακροχρόνια υποψία για τη σύνδεση μεταξύ της σύστασης των εξωπλανητών και των μητρικών τους άστρων. Νέες παρατηρήσεις παρέχουν τα πρώτα άμεσα στοιχεία, ότι οι εξωπλανήτες κληρονομούν τις αναλογίες των βραχωδών συστατικών τους από τα άστρα που τους φιλοξενούν.
Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι ένας γιγάντιος πλανήτης, ο WASP-189b, αντικατοπτρίζει τη σύσταση του μητρικού του άστρου, προσφέροντας τα πρώτα άμεσα στοιχεία για μια θεμελιώδη έννοια της αστροβιολογίας. Η ανακάλυψη επιτεύχθηκε μέσω της πρώτης ταυτόχρονης μέτρησης αερίου μαγνησίου και πυριτίου στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, με παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο Gemini South, το ένα από τα δύο του Διεθνούς Αστεροσκοπείου Gemini.
Σε απόσταση σχεδόν 320 ετών φωτός, στον αστερισμό του Ζυγού, βρίσκεται ο WASP-189b, ένας «υπέρθερμος Δίας». Οι εξωπλανήτες του είδους έχουν θερμοκρασίες αρκετά υψηλές ώστε να εξατμίζουν στοιχεία που σχηματίζουν πετρώματα, όπως το μαγνήσιο, το πυρίτιο και ο σίδηρος, προσφέροντας μια σπάνια ευκαιρία να παρατηρηθούν τα στοιχεία μέσω φασματοσκοπίας, της τεχνικής διάσπασης του φωτός στα επιμέρους μήκη κύματος για την ανίχνευση χημικών στοιχείων.
Διεθνής ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής τον Jorge Antonio Sanchez, μεταπτυχιακό φοιτητή στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα (ASU), παρατήρησε τον WASP-189b χρησιμοποιώντας το φασματογράφο υψηλής ανάλυσης, Immersion GRating INfrared Spectrograph (IGRINS), στο τηλεσκόπιο Gemini South στη Χιλή. Οι δυνατότητες του οργάνου τους επέτρεψαν να μετρήσουν ταυτόχρονα, την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη σε μαγνήσιο και πυρίτιο, μέτρηση που πραγματοποιείται για πρώτη φορά.
Τα δεδομένα αποκαλύπτουν ότι ο WASP-189b έχει την ίδια αναλογία μαγνησίου προς πυρίτιο με το μητρικό του άστρο, εύρημα που παρέχει τα πρώτα παρατηρησιακά στοιχεία για μια ευρέως αποδεκτή υπόθεση σχετικά με τον σχηματισμό πλανητών και ανοίγει έναν νέο δρόμο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται και εξελίσσονται οι εξωπλανήτες.
«Τέτοιες ανακαλύψεις δείχνουν την ικανότητα του Gemini να μας βοηθά να κατανοήσουμε τα χαρακτηριστικά του εντυπωσιακού «ζωολογικού κήπου» των εξωπλανητών στη γειτονιά του Ηλιακού μας Συστήματος, και είναι δυνατές μόνο χάρη στα προηγμένα όργανα του Gemini», λέει ο Chris Davis, διευθυντής προγράμματος του NSF για το NOIRLab.
Οι θερμοί γιγάντιοι πλανήτες, όπως ο WASP-189b, θεωρείται ότι διαθέτουν ένα εξωτερικό στρώμα αερίου, του οποίου η χημική σύσταση επηρεάζεται από τον πρωτοπλανητικό δίσκο ύλης μέσα στον οποίο σχηματίστηκαν. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η αναλογία των στοιχείων που σχηματίζουν πετρώματα σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο ταιριάζει με εκείνη του μητρικού άστρου, καθώς και τα δύο προέρχονται από το ίδιο αρχέγονο νέφος ύλης.
Η υποθετική χημική σύνδεση μεταξύ ενός άστρου και των πλανητών που σχηματίζονται γύρω του, χρησιμοποιείται συχνά για τη μοντελοποίηση της σύστασης των βραχωδών εξωπλανητών. Μέχρι τώρα, η σχέση βασιζόταν σε μετρήσεις μέσα στο Ηλιακό μας Σύστημα και δεν είχε παρατηρηθεί άμεσα σε πλανήτες αλλού.
«Ο WASP-189b μας προσφέρει ένα απαραίτητο παρατηρησιακό σημείο αναφοράς για την κατανόηση του σχηματισμού πλανητών σαν τη Γη, καθώς παρέχει μια μετρήσιμη ποσότητα που επιβεβαιώνει την υποθετική ομοιότητα μεταξύ της αστρικής σύστασης και της αναλογίας βραχωδών υλικών γύρω από τα άστρα, από τα οποία σχηματίζονται οι πλανήτες», δηλώνει ο Sanchez.
Η υπόθεση δεν είναι μόνο χρήσιμη για την κατανόηση του σχηματισμού πλανητών, αλλά αποτελεί και θεμέλιο της αστροβιολογίας, η οποία περιλαμβάνει τη μελέτη κατοικήσιμων περιβαλλόντων στο Ηλιακό Σύστημα. Μετρώντας τη χημική σύσταση ενός άστρου, οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν την αφθονία των στοιχείων που σχηματίζουν πετρώματα στους εξωπλανήτες του, κάτι που μπορεί να καθορίσει τις γεωχημικές συνθήκες που καθιστούν έναν πλανήτη κατοικήσιμο. Για παράδειγμα, τα στοιχεία που σχηματίζουν πετρώματα στη Γη, συμβάλλουν εν μέρει στο προστατευτικό μαγνητικό της πεδίο, στην τεκτονική πλακών και στην απελευθέρωση χημικών ουσιών που υποστηρίζουν τη ζωή στην ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς και το έδαφος.
Καθώς η εξωπλανητική έρευνα στρέφεται προς τον προσδιορισμό πλανητών σαν τη Γη και την κατανόηση των συνθηκών κατοικησιμότητας σε βραχώδεις κόσμους, τα εμπειρικά στοιχεία που επιβεβαιώνουν τη σχέση μεταξύ αστρικής και πλανητικής σύστασης αποτελούν ένα θεμελιώδες βήμα προόδου. Το επίπεδο φασματικής ανάλυσης που απαιτείται για τέτοιες μελέτες είναι προς το παρόν διαθέσιμο μόνο σε επίγεια τηλεσκόπια.
«Η μελέτη μας αποδεικνύει τη δυνατότητα των επίγειων φασματογράφων υψηλής ανάλυσης να απομονώνουν στοιχεία όπως το μαγνήσιο και το πυρίτιο, τα οποία αποτελούν δύο βασικά δομικά συστατικά των βραχωδών πλανητών», δηλώνει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Michael Line, αναπληρωτής καθηγητής στο ASU. «Η εξελισσόμενη δυνατότητα των οργάνων ανοίγει μια εντελώς νέα διάσταση στη μελέτη των ατμοσφαιρών εξωπλανητών.»
Περαιτέρω παρατηρήσεις υψηλής ανάλυσης σε πολλαπλά μήκη κύματος για τη μελέτη ατμοσφαιρών εξωπλανητών, όπως αυτή του WASP-189b, θα βοηθήσουν στην απογραφή του ευρύτερου χημικού αποθέματος που υπάρχει σε μακρινούς κόσμους, και θα διευρύνουν τις γνώσεις μας σχετικά με τις συνθήκες που διέπουν την προέλευση, την εξέλιξη και την πιθανή κατοικησιμότητα των πλανητών.
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2609
Η δημοσίευση στο Nature Communications
Ο Όμιλος Φίλων Αστρονομίας στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης: facebook, instagram, x, tiktok, youtube