Η ανίχνευση διαφυγής ηλίου από τον LHS 1140b αποτελεί σημαντικό βήμα στην αναζήτηση ζωής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα
Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει περισσότερους από 6.000 πλανήτες που περιφέρονται γύρω από άλλα άστρα, πολλοί από τους οποίους είναι μικροί και βραχώδεις, όπως η Γη. Ωστόσο, παρά τα χρόνια εντατικών ερευνών, δεν υπάρχουν μέχρι σήμερα σαφείς αποδείξεις ότι τέτοιοι κόσμοι διατηρούν σταθερές ατμόσφαιρες. Τώρα, νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science αναφέρει ότι ο σχετικά κοντινός υπερπλανήτης LHS 1140b φαίνεται να χάνει ήλιο στο διάστημα, γεγονός που υποδηλώνει ότι εξακολουθεί να διαθέτει μια σημαντική ατμόσφαιρα, δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του.
«Αν επιβεβαιωθεί, πρόκειται για ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα», δηλώνει ο αστρονόμος René Doyon του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. «Το σήμα είναι πραγματικά εκεί.»
Η αναζήτηση ατμοσφαιρών γύρω από εξωπλανήτες, ιδιαίτερα σε εύκρατους κόσμους όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό, αποτελεί βασικό στόχο στην προσπάθεια εντοπισμού πλανητών που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή. Μέχρι σήμερα οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει πολλούς γιγάντιους αέριους εξωπλανήτες, παρόμοιους με τον Δία ή τον Κρόνο. Όμως, εκτός από το ότι δεν διαθέτουν στερεή επιφάνεια, πολλοί περιφέρονται τόσο κοντά στα άστρα τους ώστε οι θερμοκρασίες τους είναι ακραίες, καθιστώντας τους αφιλόξενους για τη ζωή.
Η ανίχνευση ατμοσφαιρών γύρω από μικρούς βραχώδεις πλανήτες είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Το έντονο φως του μητρικού άστρου δυσκολεύει ήδη τον εντοπισμό του ίδιου του πλανήτη, ενώ το πολύ ασθενέστερο σήμα της ατμόσφαιράς του είναι ακόμη δυσκολότερο να ανιχνευθεί. Για τον λόγο αυτό, οι ερευνητές επικεντρώνονται σε μικρά και αμυδρά άστρα, γνωστά ως ερυθρούς νάνους (M dwarfs), γύρω από τα οποία φαίνεται να υπάρχουν πολλοί βραχώδεις πλανήτες. Συνήθως αναζητούν συγκεκριμένα μήκη κύματος του φωτός που απορροφώνται από αέρια της ατμόσφαιρας όταν ένας πλανήτης διέρχεται μπροστά από το άστρο του.
Μέχρι σήμερα, όμως, οι προσπάθειες αυτές δεν είχαν αποφέρει πειστικά αποτελέσματα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι επτά πλανήτες μεγέθους Γης που περιφέρονται γύρω από το άστρο TRAPPIST-1, σε απόσταση μόλις 41 ετών φωτός, οι οποίοι δεν έχουν παρουσιάσει μέχρι στιγμής σαφή ίχνη ατμοσφαιρών. Το γεγονός αυτό οδήγησε αρκετούς επιστήμονες να υποθέσουν ότι οι νεαροί και ιδιαίτερα ενεργοί ερυθροί νάνοι απογυμνώνουν τους πλανήτες τους από τις ατμόσφαιρές τους.
Για να διερευνηθεί το ζήτημα, οι υπεύθυνοι του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb έχουν διαθέσει 500 ώρες παρατήρησης με σκοπό να διαπιστώσουν αν μικροί βραχώδεις πλανήτες γύρω από ερυθρούς νάνους διαθέτουν ατμόσφαιρα. Η έρευνα επικεντρώνεται σε εννέα εξωπλανήτες και χρησιμοποιεί μια έμμεση μέθοδο: το JWST μετρά τη θερμοκρασία της πλευράς του πλανήτη που βλέπει προς το άστρο. Αν αυτή είναι τόσο θερμή όσο προβλέπεται, ο πλανήτης πιθανότατα είναι γυμνός βράχος. Αν όμως είναι ψυχρότερη, αυτό υποδηλώνει ότι άνεμοι μεταφέρουν θερμότητα προς τη νυχτερινή πλευρά, ένδειξη ύπαρξης ατμόσφαιρας.
Πρόσφατα δημοσιεύθηκαν τα πρώτα αποτελέσματα της εκστρατείας για τον πλανήτη GJ 3929b, που βρίσκεται 52 έτη φωτός μακριά. Η αρχική ανάλυση δείχνει έναν πλανήτη που μοιάζει να είναι γυμνός βραχώδης κόσμος, αν και οι ερευνητές δεν μπορούν ακόμη να αποκλείσουν την ύπαρξη μιας πολύ λεπτής ατμόσφαιρας.
Η ομάδα που δημοσιεύει σήμερα τα νέα αποτελέσματα ακολούθησε διαφορετική προσέγγιση. Ο επικεφαλής της μελέτης, Collin Cherubim, πλανητικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ, ανέπτυξε ένα υπολογιστικό μοντέλο που προσομοιώνει την εξέλιξη των ατμοσφαιρών των εξωπλανητών με την πάροδο του χρόνου. Το μοντέλο εξετάζει πώς τα ελαφρύτερα στοιχεία, όπως το υδρογόνο και το ήλιο, ανεβαίνουν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και είναι τα πρώτα που διαφεύγουν στο διάστημα εξαιτίας της ακτινοβολίας και των εκρήξεων του μητρικού άστρου. Έτσι, βαρύτερα αέρια όπως το άζωτο και το οξυγόνο παραμένουν στα χαμηλότερα στρώματα, συγκρατούμενα από τη βαρύτητα του πλανήτη.
Ο Cherubim εφάρμοσε το μοντέλο στον LHS 1140b, έναν καλά μελετημένο εξωπλανήτη σε απόσταση 49 ετών φωτός, με πυκνότητα ελαφρώς μικρότερη από της Γης. Αυτό σημαίνει ότι πιθανότατα διαθέτει παχιά ατμόσφαιρα ή μεγάλες ποσότητες νερού ή πάγου, ή έναν συνδυασμό όλων αυτών. Προηγούμενες μελέτες είχαν αποκλείσει την ύπαρξη πυκνής ατμόσφαιρας υδρογόνου, ενώ υπήρχαν ασαφείς ενδείξεις για βαρύτερα αέρια, όπως το άζωτο. Το νέο μοντέλο προέβλεψε ότι τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του πλανήτη θα κυριαρχούνται από ήλιο.
«Απλώς ακολούθησα τους αριθμούς», λέει ο Cherubim. «Το μοντέλο μου προέβλεψε διαφυγή ηλίου, και μάλιστα σε μεγάλη ποσότητα.»
Για να εντοπίσουν το ήλιο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα τηλεσκόπια Magellan, διαμέτρου 6,5 μέτρων στη Χιλή, τα οποία διαθέτουν πλέον έναν νέο φασματογράφο υψηλής ανάλυσης, ιδιαίτερα ευαίσθητο στη χαρακτηριστική γραμμή του ηλίου στο εγγύς υπέρυθρο.
Το 2024 η ομάδα παρατήρησε το σύστημα LHS 1140 κατά τη διάρκεια μιας νύχτας όπου τόσο ο LHS 1140b όσο και ο μικρότερος εσωτερικός πλανήτης LHS 1140c πέρασαν μπροστά από το άστρο τους. Κατά τη διέλευση του μεγαλύτερου πλανήτη καταγράφηκε μείωση της φωτεινότητας του άστρου στο μήκος κύματος που απορροφά το ήλιο. Αντίθετα, κατά τη διέλευση του μικρότερου πλανήτη δεν παρατηρήθηκε αντίστοιχο σήμα.
Η ομάδα επανέλαβε τις παρατηρήσεις το επόμενο έτος, χωρίς όμως να ανιχνεύσει το ίδιο σήμα, γεγονός που υποδηλώνει ότι η διαφυγή του ηλίου μεταβάλλεται με τον χρόνο.
Ο Όμιλος Φίλων Αστρονομίας στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης: facebook, instagram, x, tiktok, youtube
Ο Doyon επισημαίνει ότι οι ερυθροί νάνοι μπορούν και οι ίδιοι να εμφανίσουν απορρόφηση ηλίου στην ατμόσφαιρά τους. Ωστόσο, θεωρεί εξαιρετικά απίθανο αυτή η μεταβλητότητα να συμπέσει τόσο ακριβώς με τη διέλευση του πλανήτη.
«Αυτό απαιτεί περισσότερες παρατηρήσεις με άλλα όργανα και ανεξάρτητες αναλύσεις ώστε να είμαστε απολύτως βέβαιοι», τονίζει.
Πολλές ερευνητικές ομάδες στρέφουν πλέον το ενδιαφέρον τους στον LHS 1140b, καθώς συγκεντρώνει πολλά χαρακτηριστικά που τον καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικό στόχο. Εκτός από τη μικρή του απόσταση από τη Γη, ενδέχεται να διαθέτει στην κατώτερη ατμόσφαιρά του αέρια, όπως άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα, παρόμοια με εκείνα της Γης. Αν αυτά δημιουργούν επαρκές φαινόμενο του θερμοκηπίου, τότε ο πλανήτης θα μπορούσε να φιλοξενεί έναν ωκεανό υγρού νερού με θερμοκρασία αρκετά υψηλή ώστε να είναι κατάλληλος ακόμη και για κολύμβηση.
«Πιστεύω ότι πάρα πολλά τηλεσκόπια θα στραφούν προς αυτόν τον πλανήτη τα επόμενα χρόνια», καταλήγει ο Doyon.
