Τρίτη, 10 Ιουλίου 2018

Νέα στοιχεία για το τι μπορεί να χτύπησε τον πλανήτη Ουρανό και τον ανάγκασε να περιστρέφεται διαφορετικά από τους υπόλοιπους πλανήτες.

Ο γίγαντας πλανήτης από αέριο και πάγο Ουρανός αποτελεί από καιρό μια πηγή μυστηρίου για τους αστρονόμους. Εκτός ότι παρουσιάζει ορισμένες θερμικές ανωμαλίες και ένα έκκεντρο μαγνητικό πεδίο, έχει ακόμη μια μοναδική ιδιαιτερότητα. Είναι ο μοναδικός πλανήτης στο Ηλιακό μας σύστημα ο οποίος περιστρέφεται κάθετα στο επίπεδο της τροχιάς του, στο "πλάι" του αν προτιμάτε. Με κλίση στον άξονά περιστροφής του 98 °, ο πλανήτης βιώνει ακραίες εποχές, και έναν κύκλο ημέρας-νύχτας στους πόλους του όπου ένα ημερονύκτιο διαρκεί 84 χρόνια 42 χρόνια ημέρα και 42 χρόνια νύχτα...

Μια νέα μελέτη δείχνει ότι μια τεράστια πρόσκρουση ίσως να είναι ο λόγος που ο πλανήτης Ουρανός περιστρέφεται κάθετα από το επίπεδο της τροχιά του. Εικόνα: Αποστολή NASA / JPL / Voyager


Χάρη σε μια νέα μελέτη με επικεφαλής ερευνητές από το πανεπιστήμιο Durham, ο λόγος για αυτά τα μυστήρια μπορεί τελικά να βρεθεί. Με τη βοήθεια ερευνητών της NASA και πολλών επιστημονικών οργανισμών, η ομάδα πραγματοποίησε προσομοιώσεις που έδειξαν πως ο πλανήτης Ουρανός μπορεί να έχει υποστεί μια τεράστια σύγκρουση στο παρελθόν. Κάτι τέτοιο όχι μόνο θα μπορούσε να εξηγήσει την ακραία κλίση του άξονα περιστροφής του και του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, θα εξηγούσε επίσης να μας πει γιατί η εξωτερική ατμόσφαιρα του είναι τόσο κρύα.

Η μελέτη αυτή με τίτλο:  "Οι συνέπειες των γιγάντιων επιπτώσεων στον πρώιμο πλανήτη Ουρανό για την περιστροφή, την εσωτερική δομή, τα συντρίμμια, και την ατμοσφαιρική διάβρωση" (Consequences of Giant Impacts on Early Uranus for Rotation, Internal Structure, Debris, and Atmospheric Erosion), δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό The Astrophysical Journal. Η μελέτη διεξήχθη με επικεφαλής τον Jacob Kegerreis, διδακτορικό ερευνητή στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Durham (Institute for Computational Cosmology), και περιέλαβε και μέλη από το Ινστιτούτο Bay Area Environmental Research (BAER), του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA, του Εθνικού Εργαστηρίου στο Λος Άλαμος, το Descartes Labs, το πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και του πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρούζ (UC Santa Cruz).


Καλλιτεχνική άποψη της μεγάλης σύγκρουσης της Γης με ένα τεράστιο αντικείμενο στο μέγεθος του πλανήτη Άρη με την ονομασία " Θεία" και η οποία σύγκρουση πιστεύεται ότι διαμόρφωσε την Σελήνη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. 
Εικόνα: Joe Tucciarone

Για τη μελέτη τους αυτή, η οποία χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Επιστημών και Τεχνολογίας, τη Βασιλική Εταιρεία, τη NASA και το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος, η ομάδα διενήργησε τις πρώτες προσομοιώσεις υπολογιστών υψηλής ανάλυσης για το πόσο οι μαζικές συγκρούσεις στον πλανήτη Ουρανό θα επηρέαζαν την εξέλιξη του πλανήτη. Όπως εξήγησε ο Kegerries σε ένα πρόσφατο  δελτίο τύπου του πανεπιστημίου του Durham:

"Ο πλανήτης Ουρανός περιστρέφεται στην πλευρά του, με τον άξονά του δηλαδή να βρίσκεται σχεδόν σε ορθή γωνία με εκείνους όλων των άλλων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος. Αυτό προκλήθηκε, σχεδόν σίγουρα, από μια τεράστια σύγκρουση, αλλά γνωρίζουμε πολύ λίγα για το πώς συνέβη αυτό, καθώς και με ποιο άλλο τρόπο αυτό το βίαιο γεγονός επηρέασε τον πλανήτη".

Για να προσδιοριστεί πώς μια γιγαντιαία πτώση ενός ουρανίου αντικειμένου θα επηρέαζε τον Ουρανό, η ομάδα διεξήγαγε μια σειρά υδροδυναμικών προσομοιώσεων από ομαλά σωματίδια (smoothed particle hydrodynamics-SPH), οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν και στο παρελθόν για να "μοντελοποιήσουν"  να παραμετροποιήσουν τη γιγάντια σύγκρουση η οποία οδήγησε στο σχηματισμό της Σελήνης (Επίσης γνωστή και ως η "Θεωρία της γιγαντιαίας σύγκρουσης"). Η ομάδα μας επεξεργάστηκε περισσότερα από 50 διαφορετικά σενάρια συγκρούσεων χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή υψηλής ισχύος για να διαπιστώσει εάν θα ήταν εφικτό να αναπαριστούσε τις συνθήκες που διαμόρφωσαν τον πλανήτη Ουρανό.


Τελικά, οι προσομοιώσεις επιβεβαίωσαν ότι η κλίση της θέσης του άξονα περιστροφής του πλανήτη Ουρανού προκλήθηκε από μια σύγκρουση με ένα τεράστιο αντικείμενο (με μάζα μεταξύ δύο και τρεις φορές τη μάζα της Γης) η οποία έλαβε χώρα πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια - δηλαδή κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του Ηλιακού μας Συστήματος. Αυτό ήταν σύμφωνο με μια προηγούμενη μελέτη που έδειχνε ότι μια σύγκρουση με ένα νεαρό πρωτο-πλανήτη από βράχο και πάγο θα μπορούσε να είναι υπεύθυνη για την αξονική κλίση του πλανήτη Ουρανού.



Σύνθετη εικόνα του πλανήτη Ουρανού από το θρυλικό μη επανδρωμένο διαστημόπλοιο Voyager 2 και από δύο εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble- Μια για τούς δακτυλίους και μία για το Σέλας. Εικόνα : NASA/ESA

"Τα ευρήματά μας επιβεβαιώνουν ότι το πιο πιθανό σενάριο θέλουν τον νεαρό πλανήτη Ουρανό να  εμπλέκεται σε μια κατακλυσμιαία σύγκρουση με ένα αντικείμενο διπλάσιο της μάζας της Γης, αν όχι μεγαλύτερο, χτυπώντας τον στο πλευρό του, στο ύψος περίπου του Ισημερινού του, καθορίζοντας έτσι τα γεγονότα εκείνα που συνέβαλαν στη δημιουργία του πλανήτη που βλέπουμε σήμερα ", δήλωσε ο Kegerries.

Επιπλέον, οι προσομοιώσεις απάντησαν σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τον πλανήτη Ουρανό τα οποία είχαν εγερθεί σε προηγούμενες μελέτες. Ουσιαστικά, οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν πώς ο πλανήτης Ουρανός θα μπορούσε να διατηρήσει την ατμόσφαιρα του μετά από μια βίαιη σύγκρουση, η οποία θα είχε θεωρητικά απομακρύνει τα στρώματα αερίων Υδρογόνου και Ήλιου. Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις της ομάδας, αυτό συνέβη πιθανότατα επειδή η σύγκρουση αυτή, η πτώση πιο σωστά, του αντικειμένου αυτού έπληξε τον πλανήτη με ένα κρουστικό κύμα κάτι σαν πολύ ισχυρό φύσημα.

Ένα τέτοιο χτύπημα θα ήταν αρκετό ώστε να αλλάξει τη κλίση του άξονα περιστροφής του πλανήτη Ουρανού, αλλά δεν θα ήταν αρκετά ισχυρό για να αφαιρέσει την εξωτερική του ατμόσφαιρα. Επιπλέον, οι προσομοιώσεις της ομάδας έδειξαν ότι η σύγκρουση αυτή θα μπορούσε να έχει εκτοξεύσει βράχους και πάγο σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη. Τα κομμάτια αυτά, τα συντρίμμια αν θέλετε, θα μπορούσαν στη συνέχεια να συσσωματωθούν,  να συγκολληθούν πιο απλά, και να σχηματίσουν έτσι τους εσωτερικούς δορυφόρους του πλανήτη, αλλάζοντας την περιστροφή οποιωνδήποτε προϋπάρχοντων φεγγαριών που βρίσκονταν ήδη σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη Ουρανό.


Τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, οι προσομοιώσεις προσέφεραν μια πιθανή εξήγηση για τον τρόπο με τον οποίο ο πλανήτης Ουρανός απέκτησε το εξωτερικό του μαγνητικό πεδίο και τις θερμικές του ανωμαλίες. Εν ολίγοις, η σύγκρουση θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει λιωμένο πάγο και ασύμμετρα κομμάτια βράχου μέσα στον πλανήτη (και συνεπώς να προσμετρούνται στο μαγνητικό του πεδίο). Θα μπορούσε επίσης να δημιουργήσει ένα λεπτό κέλυφος από συντρίμμια κοντά στην άκρη του στρώματος πάγου του πλανήτη, το οποίο κέλυφος παγίδευσε εσωτερικά θερμότητα, γεγονός που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ουρανού έχει τόσο πολύ χαμηλές θερμοκρασίες -216 ° C  Κελσίου (-357 ° F  Φαρενάιτ).


Στην εικόνα βλέπουμε την άποψη του καλλιτέχνη για τον εξωπλανήτη Kepler-421b, ο οποίος έχει το μέγεθος του πλανήτη Ουρανού, και ο οποίος περιφέρεται γύρω από ένα πορτοκαλί αστέρα φασματικού τύπου Κ, ο οποίος απέχει από τη Γη 1000 έτη φωτός. Εικόνα : David A. Aguilar (CfA)

Πέρα από το να βοηθήσουμε τους αστρονόμους να κατανοήσουν τον πλανήτη Ουρανό, έναν από τους λιγότερο κατανοητούς πλανήτες στο Ηλιακό μας Σύστημα, η μελέτη έχει επίσης επιπτώσεις όταν πρόκειται για τη μελέτη εξωπλανητών. Μέχρι στιγμής, οι περισσότεροι από τους πλανήτες που ανακαλύφθηκαν σε άλλα αστρικά συστήματα ήταν συγκρίσιμοι σε μέγεθος και μάζα με τον Ουρανό. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους θα ρίξουν φως στις χημικές συνθέσεις αυτού του πλανήτη και θα εξηγήσουν πώς αυτά εξελίχθηκαν.


Όπως δήλωσε ο Δρ Luis Teodoro - του Ινστιτούτου BAER και του Ερευνητικού Κέντρου της NASA Ames - και ένας από τους συγγραφείς στην εργασία (στο paper όπως είναι παγκοσμίως γνωστό), "όλα τα στοιχεία δείχνουν προς την περίπτωση των γιγαντιαίων συγκρούσεων οι οποίες ήταν συχνές κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πλανήτη, και με αυτού του είδους της έρευνας αποκομίζονται πλέον περισσότερες γνώσεις σχετικά με τις επιπτώσεις τους σε δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες ".

Τα επόμενα χρόνια προγραμματίζονται και άλλες αποστολές για τη μελέτη του εξώτερου ηλιακού μας συστήματος, καθώς και των γιγάντιων πλανητών. Αυτές οι μελέτες όχι μόνο θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν πώς εξελίχθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα, αλλά θα μπορούσαν επίσης να μας πουν ποιο ρόλο παίζουν οι αέριοι γίγαντες όταν πρόκειται να εξεταστεί η κατοικισημότητα τους.  

Από τον 


 --------------------*--------------------


Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy