ΠΑΡΑΞΕΝΟΙ ΚΟΣΜΟΙ

ΤΟΥ ΑΛΕΞΗ ΔΕΛΗΒΟΡΙΑ

Υπάρχουν πολλοί περισσότεροι παράξενοι κόσμοι εκεί έξω απ’ όσους θα μπορούσαμε ποτέ να φανταστούμε. Εδώ και 15 περίπου χρόνια, από τότε δηλαδή που ανακαλύφθηκε ο πρώτος πλανήτης εκτός του Hλιακού μας Sυστήματος, η παράφραση αυτή στο γνωστό απόφθεγμα του Άμλετ επιβεβαιώνεται ξανά και ξανά. Οι 400 και πλέον εξωπλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, άλλοι σε πλανητικά συστήματα που θυμίζουν κάπως το δικό μας και άλλοι σε παράξενα πλανητικά συστήματα γύρω από νεκρά άστρα, επιβεβαιώνουν τη διαπίστωση ότι συχνά η πραγματικότητα ξεπερνά τη φαντασία.

Κάθε νέο άστρο γεννιέται μέσα σε πυκνά μεσοαστρικά νέφη αερίων και σκόνης, σε περιοχές ελάχιστα μεγαλύτερης πυκνότητας από τις γειτονικές τους, οι οποίες με την επίδραση κάποιου εξωτερικού παράγοντα, όπως την έκρηξη κάποιου γειτονικού υπερκαινοφανούς, αρχίζουν να καταρρέουν εξαιτίας της ίδιας τους της βαρύτητας. Οι φυσικές αυτές διεργασίες που οδηγούν στη γένεση νέων άστρων συχνά οδηγούν και στη δημιουργία πλανητικών συστημάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, γύρω από την κεντρική και υπό κατάρρευση περιοχή, στην οποία θα δημιουργηθεί το νέο άστρο, διαμορφώνεται σταδιακά ένας πεπλατυσμένος δίσκος ύλης. Η βαρυτική έλξη, που ασκεί η συσσωρευμένη ύλη του κεντρικού δίσκου εξαναγκάζει τα σωματίδια που τον περιβάλλουν να πέφτουν σαν βροχή προς το επίπεδό του, όπου και αρχίζουν να συσσωρεύονται και να κολλούν μεταξύ τους, αρχικά με ηλεκτροστατικές και αργότερα με βαρυτικές δυνάμεις, αυξάνοντας σταδιακά το μέγεθός τους από αυτό της σχεδόν αόρατης σκόνης στο μέγεθος ενός χαλικιού, μιας πέτρας, ενός βράχου και ενός μικρού μετεωρίτη. Καθώς αυτά τα κομμάτια ύλης συνεχίζουν να περιστρέφονται γύρω από το νεογέννητο άστρο, οι περίπλοκες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις που αναπτύσσονται ανάμεσά τους τα εξωθούν σε μια ανισομερή και ακανόνιστη κατανομή, συσσωρεύοντας τα περισσότερα από αυτά σε συγκεκριμένες τροχιές γύρω από το άστρο, οι οποίες διαχωρίζονται μεταξύ τους από σχεδόν κενά μεσοδιαστήματα. Μέσα σε κάθε τέτοια τροχιά οι συγκρούσεις μεταξύ των επί μέρους κομματιών ύλης συνεχίζονται, σχηματίζοντας όλο και μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ύλης, που σταδιακά φτάνουν σε μέγεθος αρκετών χιλιομέτρων, τα επονομαζόμενα πλανητοειδή ή πλανητικά έμβρυα. Οι συγκρούσεις μεταξύ των πλανητοειδών είναι πιο βίαιες: κάποια από αυτά διαλύονται, κάποια άλλα όμως επιβιώνουν από τις συγκρούσεις και συνεχίζουν να αυξάνουν τη μάζα και το μέγεθός τους, σχηματίζοντας πρωτοπλανήτες και εντέλει πλανήτες. Κάπως έτσι φαίνεται ότι σχηματίστηκε και το Ηλιακό μας Σύστημα, πριν από περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Στη συνείδηση πολλών η έρευνα για εξωπλανήτες έχει ταυτιστεί με την εξεύρεση πλανητών παρόμοιων με τη Γη, ικανών ενδεχομένως να ευνοήσουν την εμφάνιση και την ανάπτυξη μορφών ζωής. Και όμως, η μεγάλη πλειοψηφία των εξωπλανητών που έχουν ανακαλυφθεί έως τώρα έχουν μάζα πολλαπλάσια από αυτήν της Γης, συγκρίσιμη ή ακόμη και μεγαλύτερη από αυτή του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη του Ηλιακού μας Sυστήματος, και βρίσκονται σε πολύ μικρές αποστάσεις από το άστρο τους. Αυτού του είδους οι πλανήτες έχουν ονομαστεί για ευνόητους λόγους καυτοί Δίες. Πάρτε για παράδειγμα το πλανητικό σύστημα του άστρου 51 Πηγάσου στον ομώνυμο αστερισμό και σε απόσταση  50 ετών φωτός από τη Γη. Ο μοναδικός, απ’ όσο γνωρίζουμε μέχρι σήμερα, πλανήτης αυτού του συστήματος, ανακαλύφθηκε το 1995. Πρόκειται για έναν πλανήτη με μάζα τη μισή περίπου από εκείνη του Δία, σε τροχιά μικρότερη και από αυτήν του Ερμή, γι’ αυτό εξάλλου και η θερμοκρασία του υπερβαίνει τους 1000 βαθμούς Κελσίου. Ένα άλλο πλανητικό σύστημα, που ανακαλύφθηκε το 2008, εστιάζεται γύρω από το πορτοκαλί άστρο HD 40307 σε απόσταση 40 ετών φωτός. Το σύστημα αυτό φιλοξενεί 3 πλανήτες, ο μεγαλύτερος εκ των οποίων έχει μάζα δεκαπλάσια και ο μικρότερος τετραπλάσια από αυτή της Γης. Και οι τρεις αυτοί πλανήτες βρίσκονται τόσο κοντά ο ένας στον άλλο και όλοι μαζί στο άστρο τους, που ο πιο απομακρυσμένος από αυτούς κινείται σε τροχιά 3 φορές μικρότερη από εκείνη του Ερμή! Στον αστερισμό του Καρκίνου και 41 έτη φωτός μακριά από τη Γη υπάρχει ένα ακόμη πιο παράξενο πλανητικό σύστημα, που έχει σχηματιστεί γύρω από το ένα από τα δύο άστρα ενός διπλού αστρικού συστήματος. Το σύστημα αυτό αποτελείται από ένα άστρο σαν τον Ήλιο, τον κίτρινο νάνο 55 Cancri Α, καθώς και από τον κόκκινο νάνο 55 Cancri B. Η απόσταση μεταξύ των δύο άστρων του συστήματος υπολογίζεται ότι είναι 1000 φορές μεγαλύτερη από τη μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Όπως ανακάλυψαν πρόσφατα οι αστρονόμοι, το άστρο 55 Cancri Α περιβάλλεται από το δικό του πλανητικό σύστημα, το οποίο αποτελείται από 5 πλανήτες με μάζες από 10 έως και 1000 φορές μεγαλύτερες από αυτή της Γης, σε τροχιές που φτάνουν από το ένα δέκατο εκείνης του Ερμή μέχρι την τροχιά περίπου του Δία.

Και όμως, υπάρχουν ακόμη πιο παράξενα πλανητικά συστήματα. Πλανητικά συστήματα, το άστρο των οποίων δεν είναι καν άστρο! Έχουν βρεθεί, για παράδειγμα, πεπλατυσμένοι δίσκοι ύλης, οι οποίοι δεν περιβάλλουν μόνο άστρα, αλλά και αστρικά κουφάρια, όπως είναι οι λευκοί νάνοι, το τελευταίο στάδιο εξέλιξης όλων των άστρων με μάζα παραπλήσια με αυτή του Ήλιου. Με τη βοήθεια επίγειων τηλεσκοπίων αλλά και του διαστημικού υπέρυθρου τηλεσκοπίου Spitzer έχουν εντοπιστεί, για παράδειγμα, λευκοί νάνοι που περιβάλλονται από μικροσκοπικούς δίσκους ύλης, ενδεχομένως τα συντρίμμια κάποιου αστεροειδούς, που επιβίωσε από το θάνατο του άστρου του. Έχουν ακόμη ανακαλυφθεί αρκετοί λευκοί νάνοι, οι οποίοι περιβάλλονται από αστεροειδείς και κομήτες, ίσως ακόμη και από πλανήτες. Αυτά τα νεκροταφεία πλανητικών συστημάτων μπορεί ενδεχομένως να έμοιαζαν κάποτε με το Ηλιακό μας Σύστημα, προτού η μετάβαση του άστρου τους στο στάδιο του κόκκινου γίγαντα καταπιεί και εξαερώσει τους εσωτερικούς τους πλανήτες. Σύμφωνα με πολλούς αστρονόμους στις εσχατιές αυτών των πλανητικών συστημάτων είναι δυνατό να περιφέρονται ουράνια σώματα, ακόμη και βραχώδεις πλανήτες.

Σίγουρα όμως, τα πιο παράξενα πλανητικά συστήματα είναι εκείνα που σχηματίζονται γύρω από κάποια άλλα αστρικά λείψανα, τους αστέρες νετρονίων. Οι αστέρες νετρονίων είναι τα αστρικά υπολείμματα τιτάνιων εκρήξεων σουπερνόβα που κυριολεκτικά διαμελίζουν τα άστρα, με μάζα πολλαπλάσια από αυτή του Ήλιου, αφήνοντας στο κέντρο της έκρηξης ένα υπέρπυκνο αστρικό κουφάρι, που συμπιέζει στο μέγεθος ενός αστεροειδούς μάζα μεγαλύτερη και από αυτή του Ήλιου. Οι εκρήξεις σουπερνόβα είναι τόσο βίαιες που είναι πραγματικά δύσκολο να φανταστούμε πώς θα μπορούσε να επιβιώσει κάποιος πλανήτης. Και όμως, γνωρίζουμε σήμερα ότι ο πάλσαρ PSR B1257+12, ένας περιστρεφόμενος αστέρας νετρονίων στον αστερισμό της Παρθένου περίπου 1000 έτη φωτός μακριά, έχει τουλάχιστον τρεις πλανήτες στο πλανητικό του σύστημα, οι δύο εκ των οποίων έχουν μάζα περίπου τετραπλάσια από αυτή της Γης, ενώ ενδέχεται το παράξενο αυτό πλανητικό σύστημα να εμπεριέχει και τη δική του Ζώνη Αστεροειδών και Ζώνη Kuiper. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, οι πλανήτες αυτοί θα μπορούσαν να είναι οι βραχώδεις πυρήνες γιγάντιων αέριων πλανητών σαν το Δία, πλανητικά κουφάρια, τα οποία με κάποιο τρόπο επιβίωσαν της έκρηξης του σουπερνόβα. Άλλοι αστρονόμοι πάλι, υποστηρίζουν ότι οι πλανήτες αυτοί είναι το αποτέλεσμα μιας δεύτερης εποχής δημιουργίας πλανητικών συστημάτων. Γιατί, όπως υποστηρίζουν, παρόλο που οι εκρήξεις σουπερνόβα εκτινάσσουν το μεγαλύτερο ποσοστό των συντριμμιών τους στο μεσοαστρικό διάστημα, ένα μικρό αλλά ικανό ποσοστό παραμένει βαρυτικά «κλειδωμένο» σε μικρή απόσταση από τον αστέρα νετρονίων και σχηματίζει ένα νέο περιστρεφόμενο δίσκο ύλης, από τον οποίο μπορούν να δημιουργηθούν και νέοι πλανήτες.

Ένα άλλο παράξενο περιβάλλον, στο οποίο όμως δεν έχουν βρεθεί ακόμη πλανήτες παρά μόνο πλανητικοί δίσκοι ύλης εντοπίζεται γύρω από καφέ νάνους. Οι καφέ νάνοι δεν είναι στην πραγματικότητα ούτε άστρα ούτε αστρικά υπολείμματα αλλά «αποτυχημένα» άστρα, όπως ονομάζονται συχνά. Οι καφέ νάνοι σχηματίζονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο που δημιουργούνται και τα άστρα, αλλά για κάποιο λόγο η μάζα τους δεν θα φτάσει ποτέ στο σημείο που απαιτείται για την έναρξη των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης, παραμένοντας κάτω από το 8% της μάζας του Ήλιου. Σύμφωνα με υπολογισμούς που έχουν γίνει, η συνολική ποσότητα ύλης που εμπεριέχεται στους δίσκους, οι οποίοι περιβάλλουν πολλούς από τους καφέ νάνους που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, αρκεί για τη δημιουργία ενός πλανήτη ακόμη και στο μέγεθος του Ουρανού ή του Ποσειδώνα.

Με δυο λόγια έχουν βρεθεί πλανήτες γύρω από έναν τουλάχιστον αστέρα νετρονίων, αστεροειδείς και κομήτες σε περισσότερους από 10 λευκούς νάνους, ενώ υπάρχουν ενδείξεις για τα πρώτα στάδια του σχηματισμού πλανητών γύρω από καφέ νάνους. Το γεγονός αυτό υποδεικνύει ότι η δημιουργία πλανητών και πλανητικών συστημάτων είναι ίσως περισσότερο διαδεδομένη απ’ όσο πιστεύαμε. Η περαιτέρω μελέτη αυτών των πλανητικών συστημάτων θα μας βοηθήσει να μάθουμε περισσότερα για το ίδιο το Ηλιακό μας Σύστημα, την εξέλιξη και τη δομή του και θα συμβάλει στην προσπάθειά μας να απαντήσουμε σε ένα από τα μεγαλύτερα και αναπάντητα ακόμη ερωτήματα της σύγχρονης επιστήμης, που αφορά στην πιθανότητα ύπαρξης ζωής και αλλού στο Σύμπαν