Τρίτη, 30 Ιουλίου 2013

Εντοπισμός εξωπλανήτη μέσω ακτίνων Χ για πρώτη φορά. NASA's Chandra Sees Eclipsing Planet in X-rays for First Time

Καλλιτεχνική απεικόνιση του περάσματος του γαλάζιου πλανήτη HD 189733b από το μητρικό του άστρο. Στην ένθετη εικόνα είναι μια από τις καταγραφές που έγιναν με τα τηλεσκόπια ακτινών Χ. This graphic depicts HD 189733b, the first exoplanet caught passing in front of its parent star in X-rays. Image Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/K.Poppenhaeger et al; Illustration: NASA

Αμερικανοί και ευρωπαίοι αστρονόμοι πρώτη φορά κατάφεραν να εντοπίσουν έναν εξωπλανήτη μέσω διαστημικών τηλεσκοπίων ακτινών-Χ και όχι μέσω οπτικών παρατηρητηρίων, όπως μέχρι τώρα.

Συγκεκριμένα, το τηλεσκόπιο ακτινών-Χ «Chandra» της αμερικανικής NASA και το ανάλογο τηλεσκόπιο ακτινών-Χ «XMM Newton» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) παρατήρησαν έναν εξωπλανήτη να περνά μπροστά από το μητρικό άστρο του (HD 189733), που βρίσκεται σε απόσταση 63 ετών φωτός από τη Γη.

Εικόνα ακτίνων X του συστήματος ΗD 189733. Το άστρο ΗD 189733 (πάνω αριστερά), ο εξωπλανήτης HD 189733B (δεξιά) και ένα αντικείμενο στο υπόβαθρο (κάτω).

Η τυχαία παρεμβολή του εξωπλανήτη μεταξύ της Γης και του άστρου του (το οποίο επισκίασε ελαφρά κατά τη διάβασή του), έγινε αντιληπτή από τα δύο διαστημικά τηλεσκόπια ως μικρή εξασθένηση της έντασης των εκπεμπόμενων από το άστρο ακτινών -Χ.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής την Κάτια Ποπενχέγκερ του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ- Σμιθσόνιαν, που πρόκειται να κάνουν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «The Astrophysical Journal» [Transit observations of the Hot Jupiter HD 189733b at X-ray wavelengths, K. Poppenhaeger, J.H.M.M. Schmitt, S.J. Wolk], δήλωσαν ότι «μέχρι σήμερα χιλιάδες υποψήφιοι (σ.σ. μη επιβεβαιωμένοι) εξωπλανήτες έχουν παρατηρηθεί σε φάση διάβασης μόνο στο οπτικό φως. Τελικά, κατέστη δυνατό να δούμε κι έναν με ακτίνες-Χ, πράγμα σημαντικό, επειδή θα μας αποκαλύψει νέες πληροφορίες για τις ιδιότητες ενός εξωπλανήτη».

Αrtist's impression of the extrasolar planet HD 189733b, now known to have methane and water. Astronomers used the Hubble Space Telescope to detect methane - the first organic molecule found on an extrasolar planet. Hubble also confirmed the presence of water vapour in the Jupiter-size planet's atmosphere, a discovery made in 2007 with the help of the Spitzer Space Telescope. They made the finding by studying how light from the host star filters through the planet's atmosphere. Credit: ESA, NASA, G. Tinetti (University College London, UK & ESA) and M. Kornmesser (ESA/Hubble)

Ο εξωπλανήτης HD 189733b είναι ένας «καυτός Δίας», δηλαδή έχει πολύ μεγάλο μέγεθος και ταυτόχρονα βρίσκεται σε πολύ κοντινή τροχιά στο άστρο του (περίπου 30 φορές πιο κοντά από ό,τι η Γη στον Ήλιο), με συνέπεια η ημέρα του, δηλαδή μια πλήρης περιφορά του, να διαρκεί μόνο 2,2 γήινες ημέρες και η θερμοκρασία του να είναι πολύ υψηλή.

Πρόκειται για τον πλησιέστερο στη Γη «καυτό Δία» που έχει μέχρι σήμερα ανακαλυφθεί, κάτι που τον καθιστά κατ’ εξοχήν μελλοντικό στόχο των αστρονόμων, οι οποίοι θέλουν να μελετήσουν καλύτερα αυτή την κατηγορία εξωπλανητών και την ατμόσφαιρά τους. Ήδη, με τη βοήθεια των δύο οπτικών διαστημικών τηλεσκοπίων «Χαμπλ» και «Κέπλερ» της NASA, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι ο εν λόγω κοντινός «καυτός Δίας» έχει μπλε χρώμα στη μεγάλη ατμόσφαιρά του, η οποία υφίσταται διαρκείς απώλειες εξαιτίας της επίδρασης της υπεριώδους και άλλης ακτινοβολίας που δέχεται από το εγγύς μητρικό άστρο του.

Κατοικήσιμοι οι πλανήτες «οφθαλμοί». Eyeball Earths

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός πλανήτη «οφθαλμού» του οποίου η μια πλευρά είναι θερμή καθώς «βλέπει» πάντα το μητρικό άστρο ενώ η άλλη είναι παγωμένη αφού δεν «κοιτάζει» ποτέ προς το άστρο. Στα σύνορα των δύο πλευρών είναι πιθανό να επικρατούν συνθήκες ευνοϊκές για τη ζωή - ίσως λοιπόν τέτοιοι πλανήτες να μπορούν να φιλοξενήσουν ακόμη και τον άνθρωπο. Artist’s concept of a planet where one side always faces its star, with the dark side covered in ice. Image Credit: Beau.TheConsortium

Η πρόοδος στις επιστημονικές μεθόδους εξερεύνησης του Σύμπαντος και η συνεχής αναβάθμιση των δυνατοτήτων επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων είχαν ως αποτέλεσμα τα τελευταία χρόνια να ανακαλύπτονται συνεχώς νέοι πλανήτες. Ως σήμερα έχουν εντοπιστεί εκατοντάδες εξωπλανήτες, ορισμένοι από τους οποίους δεν θυμίζουν σε τίποτα αυτούς που υπάρχουν στο ηλιακό μας σύστημα.

Ανάμεσα στα νέα είδη πλανητών που εντοπίστηκαν είναι και ένας περίεργος τύπος πλανήτη που οι ειδικοί ονόμασαν «πλανήτης οφθαλμός». Αστρονόμοι στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι αυτού του είδους οι πλανήτες είναι κατοικήσιμοι.

Μονόπλευροι
Πρόκειται για πλανήτες οι οποίοι, εξαιτίας ισχυρών παλιρροϊκών δυνάμεων που ασκούνται επάνω τους, στρέφουν μόνο τη μία πλευρά της επιφάνειάς τους προς το μητρικό τους άστρο. Έτσι η μια πλευρά τους είναι μονίμως φωτεινή και σε αυτήν αναπτύσσονται ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες ενώ η άλλη πλευρά είναι μονίμως σκοτεινή και ψυχρή. Η όψη αλλά και τα χαρακτηριστικά αυτών των πλανητών «θύμισε» στους πρώτους επιστήμονες που ασχολήθηκαν μαζί τους τους οφθαλμούς του ματιού, για αυτόν τον λόγο και τους προσέδωσαν το συγκεκριμένο «παρατσούκλι».

This artist's concept illustrates a young, red dwarf star surrounded by three planets. Image Credit: JPL/Cal Tech

Μέχρι στιγμής τέτοιοι πλανήτες έχουν εντοπιστεί να κινούνται μόνο γύρω από κόκκινους νάνους που, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι ο τύπος πλανητών που κυριαρχεί στον γαλαξία μας αφού αντιστοιχεί περίπου στο 80% των άστρων που υπάρχουν σε αυτόν.

Μερικώς φιλόξενοι

The Gliese multi-planet system may harbor an “eyeball Earth,” if planet “g” is confirmed to exist. Image Credit: National Science Foundation

Σύμφωνα με τα μέχρι στιγμής δεδομένα που έχουν προκύψει από τη μελέτη των πλανητών- «οφθαλμών», οι συνθήκες για την ανάπτυξη και επιβίωση της ζωής δεν είναι ευνοϊκές σε αυτούς. Στη μια πλευρά που «βλέπει» συνεχώς το μητρικό άστρο αναπτύσσονται τέτοιες θερμοκρασίες που δεν επιτρέπουν την παρουσία του νερού σε υγρή μορφή - στοιχείο απαραίτητο (με βάση τα όσα γνωρίζουμε) για τη δημιουργία και επιβίωση της ζωής. Η άλλη μόνιμα παγωμένη πλευρά επίσης δεν μπορεί να επιτρέψει την ανάπτυξη και επιβίωση της ζωής. Ωστόσο, αστρονόμοι του Πανεπιστημίου Κολούμπια στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι υπάρχει μια περιοχή σε αυτούς τους πλανήτες όπου υπάρχουν συνθήκες ευνοϊκές για την παρουσία της ζωής.

Πρόκειται για την περιοχή που βρίσκεται στα όρια ανάμεσα στις δύο πλευρές των πλανητών. Κατά τη θεωρία των αστρονόμων του Κολούμπια, στα σύνορα των δύο πλευρών είναι πιθανό να υπάρχει μια στενή ζώνη όπου οι συνθήκες είναι τέτοιες ώστε το νερό ούτε να εξατμίζεται ούτε να παγώνει και να παραμένει μόνιμα σε υγρή μορφή.

Transition zones - geographical areas that shift from mainly ice to mainly rock - such as this location in Antarctica, could provide some real-world data about eyeball Earths. Image Credit: www.swisseduc.ch/

Η παρουσία του νερού σε υγρή μορφή συνδέεται άμεσα και με την παρουσία ζωής έστω και σε μικροβιακή μορφή. Οι αστρονόμοι που ανέπτυξαν αυτή τη θεωρία αναφέρουν μάλιστα ότι οι συνθήκες στη συγκεκριμένη ζώνη είναι τέτοιες που θα μπορούσαν πιθανότατα να υποστηρίξουν την παρουσία του ανθρώπου. 

Ο θαυμαστός κόσμος του Higgs: Από πού προέρχεται η μάζα (LHC) και ο κοσμικός πληθωρισμός (Planck). The wonderful world of the Higgs: Whence comes the mass (LHC) and the cosmic inflation (Planck)

Image credit: “Cosmic Inflation” by Don Dixon.

Διάλεξη του Καθηγητή και Ακαδημαϊκού Δημήτρη Νανόπουλου στο πλαίσιο του Θερινού Σχολείου 2013 που διοργάνωσε το ΕΚΕΦΕ “Δημόκριτος”.

Ο μηχανισμός του Higgs και η απόρροιά του, που είναι το σωματίδιο του Higgs. Ανάλυση των ιδιοτήτων του όπως μελετήθηκαν πειραματικά στο LHC, καθώς και ο εν δυνάμει ρόλος του στις μελλοντικές ανακαλύψεις στο LHC, όπως επίσης και στον κοσμικό πληθωρισμό.

Είναι δυνατόν το σωματίδιο του Higgs να είναι ένας βασικός και απαραίτητος κρίκος που συνδέει τα δύο καθιερωμένα πρότυπα: των στοιχειωδών σωματιδίων και της κοσμολογίας;