Ο Αϊνστάιν «ανακαλύπτει» πλανήτες, 'Einstein's Planet': New Alien World Revealed by Relativity

Καλλιτεχνική απεικόνιση του πλανήτη που εντοπίστηκε με τις προβλέψεις του Αϊνστάιν. This artist's concept shows the huge, scorching-hot "Einstein's planet," formally known as Kepler-76b, orbiting its host star, which has been tidally distorted into a slight football shape (exaggerated here for effect). The planet was detected when astronomers spotted brightness changes in the star induced by the planet due to relativistic effects. CREDIT: David A. Aguilar (CfA)

Διεθνής ομάδα επιστημόνων εντόπισε έναν εξωηλιακό πλανήτη χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο. Η νέα μέθοδος βασίζεται στην Ειδική θεωρίας της Σχετικότητας και ειδικότερα σε μια σειρά από φαινόμενα που συμβαίνουν ταυτόχρονα κατά την τροχιακή κίνηση ενός πλανήτη γύρω από ένα άστρο.

Η προετοιμασία

Μελετώντας την Ειδική θεωρία της Σχετικότητας, δύο επιστήμονες στις ΗΠΑ είχαν υποστηρίξει το 2003 ότι ορισμένα φαινόμενα που προβλέπει η θεωρία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό πλανητών. Ενός εξ’ αυτών, ο Άβι Λέμπ του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian, μαζί με συναδέλφους του από το Κέντρο και επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ, επιχείρησαν να εντοπίσουν ένα πλανήτη χρησιμοποιώντας τις προβλέψεις του Αϊνστάιν.

Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο ο οποίος βοήθησε στην επεξεργασία των δεδομένων και τον εντοπισμό του πλανήτη. Πρόκειται για τον αλγόριθμο BEER (BEaming, Ellipsoidal, and Reflection/emission modulations) που αναλύει τις παραμορφώσεις στη φωτεινότητα και το σχήμα του άστρου οι οποίες προκαλούνται από την τροχιακή κίνηση των πλανητών.

Τα φαινόμενα

Σύμφωνα με την Ειδική θεωρία της Σχετικότητας η κίνηση ενός πλανήτη γύρω από ένα άστρο προκαλεί μια σειρά από φαινόμενα που κάνουν σχεδόν ταυτόχρονα την εμφάνισή τους. Πρόκειται για φαινόμενα που δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά και διαρκούν πολύ λίγο και με τα τεχνικά μέσα που είχαν στη διάθεσή τους οι επιστήμονες μέχρι πρόσφατα δεν ήταν εφικτή η παρατήρησή τους.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler που είναι σχεδιασμένο για να εντοπίζει πλανήτες και να διενεργεί μεγάλης ακρίβειας μετρήσεις στα άστρα επιτρέπει πλέον στους ερευνητές να κάνουν τις σχετικές παρατηρήσεις.

Σύμφωνα με τις προβλέψεις της Ειδικής θεωρίας της Σχετικότητας, καθώς οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στο άστρο και τον πλανήτη οδηγούν το άστρο πιο κοντά προς τον πλανήτη η φωτεινότητα του άστρου αυξάνεται και ακολούθως μειώνεται όταν απομακρύνεται από αυτόν. Επίσης οι βαρυτικές δυνάμεις κατά την τροχιακή κίνηση του πλανήτη γύρω από το άστρο το υποχρεώνουν να «τεντωθεί» και να λάβει για λίγο ένα ωοειδές σχήμα παρόμοιο για παράδειγμα, με εκείνο μιας μπάλας του ράγκμπι.

Η επιβεβαίωση

Οι ερευνητές παρατήρησαν φαινόμενα που δημιουργούνται κατά την τροχιακή κίνηση του Kepler 76b με το μητρικό του άστρο. Τhis graphic shows Kepler-76b’s orbit around a yellow-white, type F star located 2,000 light-years from Earth in the constellation Cygnus. Although Kepler-76b was identified using the BEER effect (see above), it was later found to exhibit a grazing transit, crossing the edge of the star’s face as seen from Earth. Credit: Dood Evan.

Οι ερευνητές αποφάσισαν να παρατηρήσουν ένα άστρο τύπου F ή άστρο ιονισμένου ασβεστίου. Τα άστρα αυτά εκπέμπουν ένα χαρακτηριστικό λευκο-κίτρινο χρώμα. Το άστρο βρίσκεται σε απόσταση δύο χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Κύκνου. Όταν οι ερευνητές κατέγραψαν τα επίμαχα φαινόμενα και διαπιστώθηκε εμμέσως η ύπαρξη ενός πλανήτη στη συνέχεια στράφηκαν σε συναδέλφους τους σε αστεροσκοπεία των ΗΠΑ και της Ευρώπης για να επιβεβαιώσουν την ανακάλυψη.

Χρησιμοποιώντας τους φασματογράφους στο αστεροσκοπείο Whipple στην Αριζόνα και στο αστεροσκοπείο Haute-Provence στη Γαλλία επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη του πλανήτη Kepler 76b που μετά την ανακοίνωση έχει λάβει και την ονομασία «πλανήτης του Αϊνστάιν». Πρόκειται για έναν γίγαντα αερίου που είναι 25% πιο μεγάλος και δύο φορές βαρύτερος από τον Δία. Ολοκληρώνει μια περιστροφή γύρω από το μητρικό του άστρο σε περίπου 36 ώρες. Είναι δηλαδή πολύ κοντά στο άστρο του γι αυτό και επικρατούν σε αυτόν πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

«Είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιούνται αυτές οι παράμετροι της θεωρίας της Σχετικότητας για να γίνει εντοπισμός ενός πλανήτη» αναφέρει ο Τσέβι Μάζεχ του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ που ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal».