Γιγαντιαίο σύστημα δακτυλίων γύρω από τον Γίγαντα πλανήτη J1407b πολύ μεγαλύτερο, και βαρύτερο από αυτό του Κρόνου

Καλλιτεχνική άποψη του εξωηλιακού συστήματος του δακτυλίου που περιβάλλει το νεαρό γίγαντα πλανήτη ή καφέ νάνο J1407b. Οι δακτύλιοι εμφανίζονται να επισκιάζουν το νεαρό άστρο J1407, που μοιάζει με τον Ήλιο μας , όπως είχε εμφανιστεί στις αρχές του 2007.

 Credit: Ron Miller

Ο Αστρονόμος Δρ. Eric Mamajek από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ και ο συνεργάτης του από το Παρατηρητήριο του Leiden στην Ολλανδία, έχουν ανακαλύψει ότι το σύστημα δακτυλίων που βλέπουν, επισκιάζει το πολύ νεαρό αστέρι J1407 σε τεράστια κλίμακα, το οποίο είναι πολύ μεγαλύτερο και βαρύτερο από το σύστημα δακτυλίων του Κρόνου. Το σύστημα δακτυλίων αυτών (το πρώτο του είδους του που βρέθηκε έξω από το Ηλιακό μας σύστημα) ανακαλύφθηκε το 2012 από μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Eric Mamajek του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ.

Μια νέα ανάλυση των δεδομένων, με επικεφαλής τον Δρ. Matthew Kenworthy του Πανεπιστημίου του Λέϊντεν, δείχνει ότι αυτό το σύστημα δακτυλίων αποτελείται από περισσότερα από 30 δαχτυλίδια, το καθένα εκ των οποίων εκτείνεται με διάμετρο δεκάδων εκατομμυρίων χιλιόμετρων. Επιπλέον, βρήκαν κενά στα δαχτυλίδια, τα οποία δείχνουν ότι μπορεί να έχουν σχηματιστεί δορυφόροι ( "exomoons" έξω-φεγγάρια*). Τα αποτελέσματα έχουν γίνει δεκτά για δημοσίευση στο Astrophysical Journal.

«Τα στοιχεία που έχουμε δει με την Καμπύλη φωτός είναι απίστευτα. Η έκλειψη διήρκεσε αρκετές εβδομάδες, αλλά θα δείτε γρήγορες αλλαγές στην διάρκεια του χρόνου κατά δεκάδες λεπτά, ως αποτέλεσμα των λεπτών δομών στα δαχτυλίδια, "λέει ο Δρ. Kenworthy. «Το αστέρι είναι πάρα πολύ μακριά για να παρατηρηθούν άμεσα τα δαχτυλίδια του , αλλά θα μπορούσαμε να κάνουμε ένα λεπτομερές μοντέλο που να βασίζεται στις ταχείες μεταβολές της φωτεινότητας στο φως του αστέρα όταν αυτό διέρχεται από το σύστημα των δακτυλίων. Αν μπορούσαμε  να αντικαταστήσουμε τα δαχτυλίδια του Κρόνου με τους δακτυλίους γύρω από τον πλανήτη J1407b, θα μπορούσαν να είναι εύκολα ορατά τη νύχτα, και να είναι πολλές φορές μεγαλύτερα από την πανσέληνο. "

Αυτός ο πλανήτης είναι πολύ μεγαλύτερος από τον Δία ή τον Κρόνο, και το σύστημα του δακτυλίων του είναι περίπου 200 φορές μεγαλύτερο από τα σημερινά δαχτυλίδια του Κρόνου », είπε ο συν-συγγραφέας Δρ. Mamajek, καθηγητής της φυσικής και της αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ. "Θα μπορούσατε να το θεωρήσετε σαν ένα είδος σούπερ Κρόνου."

Οι αστρονόμοι ανέλυσαν στοιχεία από το πρόγραμμα SuperWASP - μια έρευνα που έχει σχεδιαστεί για την ανίχνευση γιγάντων αερίου που κινούνται μπροστά από το άστρο τους. Το 2012, ο Δρ. Mamajek και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ ανέφεραν την ανακάλυψη του νεαρού αστέρα J1407 και τις ασυνήθιστες εκλείψεις του, και πρότειναν ότι είχαν προκληθεί από ένα σχηματιζόμενο δορυφορικό δίσκο** γύρω από ένα νεαρό γίγαντα πλανήτη ή από ένα καφέ νάνο.

Σε μια τρίτη, πιο πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον Δρ. Kenworthy, με τις μεθόδους της προσαρμοστικής οπτικής και φασματοσκοπίας Ντόπλερ (adaptive optics and Doppler spectroscopy) οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της μάζας του δακτυλίου αυτού. Τα συμπεράσματά τους βασίζονται σε αυτές, αλλά και σε προηγούμενες εργασίες (papers) σχετικά με το ενδιαφέρον σύστημα J1407 το οποίο εικάζεται ότι ο συνοδός του είναι ένας γίγαντας πλανήτης – ο οποίος δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί - με ένα γιγαντιαίο σύστημα δακτυλίων, το οποίο ευθύνεται για την επαναλαμβανόμενη εξασθένιση του φωτός του αστέρα J1407.

Η καμπύλη φωτός αποκαλύπτει στους αστρονόμους ότι η διάμετρος του συστήματος των δακτυλίων είναι σχεδόν 120 εκατομμύρια χιλιόμετρα, δηλαδή πάνω από διακόσιες φορές μεγαλύτερη από τα δαχτυλίδια του Κρόνου. Το σύστημα των δακτυλίων πιθανόν να περιέχει περίπου τον όγκο μιας γήινης μάζας σε σωματίδια σκόνης που εμποδίζουν το φως.

Ο Δρ. Mamajek επισημαίνει πόσο υλικό περιέχεται σε αυτούς τους δίσκους και στους δακτυλίους. «Εάν επρόκειτο να ΄΄αλέσουμε΄΄ τα τέσσερα μεγάλα φεγγάρια του Δία σε σκόνη και πάγο και να απλώσουμε το υλικό αυτό πάνω στις τροχιές τους σε ένα δακτύλιο γύρω από τον Δία, ο δακτύλιος θα ήταν τόσο αδιαφανής στο φως, ώστε ένας μακρινός παρατηρητής που θα έβλεπε τον δακτύλιο αυτό να περνά μπροστά από τον ήλιο, θα παρατηρούσε μια πολύ μακρά, πολυήμερη έκλειψη ", λέει ο Δρ. Mamajek. «Στην περίπτωση του αστέρα J1407, βλέπουμε τα δαχτυλίδια να εμποδίζουν το 95 τοις εκατό του φωτός αυτού του νεαρού άστρου για μέρες, οπότε υπάρχει πολύ υλικό εκεί που θα μπορούσε στη συνέχεια να σχηματίσει δορυφόρους (φεγγάρια)."

Σε δεδομένα οι αστρονόμοι βρήκαν τουλάχιστον ένα καθαρό κενό στην δομή του δακτυλίου, η οποία καθορίζεται με μεγαλύτερη σαφήνεια στο νέο μοντέλο. "Μία προφανής εξήγηση είναι ότι ένας δορυφόρος σχηματίζεται και διαχωρίζεται από αυτό το κενό», λέει ο Δρ. Kenworthy. "Η μάζα του δορυφόρου θα μπορούσε να είναι μεταξύ της μάζας της Γης και του Άρη. Ο δορυφόρος θα έχει τροχιακή περίοδο περίπου δύο χρόνια περίπου γύρω από τον αστέρα J1407b. "

Οι αστρονόμοι αναμένουν ότι οι δακτύλιοι αυτοί προσεχώς και για μερικά εκατομμύρια χρόνια θα γίνονται λεπτότεροι, και τελικά θα εξαφανίζονται (θα απομακρύνονται δηλαδή) ως δορυφόροι που σχηματίστηκαν από το υλικό των δίσκων.

"Η πλανητική επιστημονική κοινότητα θεωρεί εδώ και δεκαετίες ότι πλανήτες όπως ο Δίας και ο Κρόνος θα έπρεπε, σε πρώιμο στάδιο, να έχουν δίσκους γύρω τους , που στη συνέχεια, αυτό οδήγησε στο σχηματισμό δορυφόρων," εξηγεί ο Δρ. Mamajek. "Ωστόσο, μέχρι που ανακαλύψαμε αυτό το αντικείμενο, το 2012, κανείς δεν είχε δει ένα τέτοιο σύστημα δακτυλίων. Αυτή είναι η πρώτη εικόνα σχηματισμού δορυφόρου σε κλίμακες εκατομμυρίων χιλιομέτρων γύρω από ένα υποαστρικό (substellar) αντικείμενο. "

Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ο σύντροφος με το σύστημα των δακτυλίων του αστέρα J1407b έχει μια τροχιακή περίοδο περίπου μιας δεκαετίας . Η μάζα του J1407b ήταν δύσκολο να εκτιμηθεί, αλλά το πιθανότερο είναι ότι κυμαίνεται περίπου από 10 έως 40 φορές τη μάζα του  Δία.

Οι ερευνητές ενθαρρύνουν τους ερασιτέχνες αστρονόμους να βοηθήσουν στην παρακολούθηση και παρατήρηση του αστέρα J1407, η οποία θα βοηθήσει στην ανίχνευση της επόμενης έκλειψης των δακτυλίων, και θα περιορίσει*** την περίοδο και τη μάζα του συνοδού δακτυλίου του Πλανήτη. Οι παρατηρήσεις του J1407 μπορούν να αναφέρονται στην Αμερικάνικη Ένωση Παρατηρητών Μεταβλητών Αστέρων (American Association of Variable Star Observers (AAVSO)). Εν τω μεταξύ, οι αστρονόμοι ψάχνουν και για άλλες φωτομετρικές έρευνες, αναζητώντας   για εκλείψεις σε ανεξερεύνητα συστήματα δακτυλίων.

Ο Δρ. Kenworthy προσθέτει ότι η εξεύρεση εκλείψεων από περισσότερα αντικείμενα όπως τον συνοδό του αστέρα J1407 "είναι ο μόνος εφικτός τρόπος που έχουμε για την παρατήρηση των πρώιμων συνθηκών σχηματισμού δορυφόρων για το εγγύς μέλλον. Οι εκλείψεις του J1407 θα μας επιτρέψουν τη μελέτη για τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των δίσκων που περιβάλλουν τους πλανήτες (circumplanetary disks)  οι οποίοι Ωοτοκούν δορυφόρους. "

*Με τον όρο ‘’έξω’’ εννοούμε οτιδήποτε αντικείμενο βρίσκεται εκτός Ηλιακού συστήματος. Λέμε για παράδειγμα Εξωηλιακό σύστημα, εξωπλανήτης, κλπ.  

**Ο Όρος χρησιμοποιείται για να δείξει τον δίσκο ύλης (κομμάτια από μικρούς πάγους ή πετρώματα)που υπάρχει γύρω από τον πλανήτη

***Χρειάζονται περαιτέρω παρατηρήσεις για να εκτιμηθεί σωστά τόσο η περίοδος των εκλείψεων όσο και της μάζας των δακτυλίων

ΠΗΓΕΣ:

http://www.rochester.edu/newscenter/gigantic-ring-system-around-j1407b/

en.wikipedia.org

https://www.facebook.com/curiositydotcom/?fref=ts

Μετάφραση: Δημήτρης Γκίκας