Ο Δίας και το ασυνήθιστο ηλιακό μας σύστημα. Wandering Jupiter accounts for our unusual solar system

Αμερικανοί επιστήμονες θεωρούν πως ο Δίας με τον τεράστιο όγκο του, εισέβαλε στα ενδότερα του ηλιακού μας συστήματος και κατέστρεψε την πρώτη γενιά των πλανητών. Jupiter is thought to have migrated inward toward the sun before retreating to its current position in the solar system. (Photo credit: NASA/Cassini)

Ο Δίας της ελληνικής μυθολογίας ήταν ένας μάλλον ιδιόρρυθμος θεός, με πολλά «σούρτα-φέρτα» και ενίοτε εκδικητικός. Ο Δίας της αστρονομίας πιθανότατα δεν πήγαινε πίσω και στις καταστροφικές παραξενιές του οφείλεται το ότι το ηλιακό μας σύστημα φαίνεται να είναι τόσο ασυνήθιστο σε σχέση με τα άλλα που έχουν ανακαλυφθεί τα τελευταία χρόνια.

This snapshot from a new simulation by Caltech and UC Santa Cruz researchers depicts a time early in the solar system's history when Jupiter likely made a grand inward migration (here, Jupiter's orbit is represented by the thick white circle at about 2.5 AU). As it moved inward, Jupiter picked up primitive planetary building blocks, or planetesimals, and drove them into eccentric orbits (turquoise) that overlapped the unperturbed part of the planetary disk (yellow), setting off a cascade of collisions that would have ushered any interior planets into the sun. Credit: K. Batygin/Caltech

Νέες εκτιμήσεις και προσομοιώσεις σε υπολογιστή Αμερικανών επιστημόνων θεωρούν πολύ πιθανό, ότι κάποτε ο Δίας, με τον τεράστιο όγκο του, εισέβαλε στα ενδότερα του ηλιακού μας συστήματος και, ως ταύρος εν υαλοπωλείω, «καθάρισε» ό,τι έβρισκε μπροστά του. Κατέστρεψε έτσι την πρώτη γενιά των πλανητών, προτού ηρεμήσει και, απομακρυνόμενος, καταλήξει στην τωρινή τροχιά του. Αυτό σημαίνει, ότι κάποτε στο ηλιακό μας σύστημα υπήρχαν πλανήτες που σήμερα δεν υπάρχουν πια.

Ο καθηγητής αστρονομίας Γκρέγκορι Λάφλιν του Πανεπιστημίου Σάντα Κρουζ της Καλιφόρνια και ο επίκουρος καθηγητής πλανητικής επιστήμης Κονσταντίν Μπατίγκιν του Πανεπιστημίου Caltech της Καλιφόρνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στα «Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών» (PNAS) των ΗΠΑ, πιστεύουν ότι αυτό το σενάριο του «επιθετικού Δία» εξηγεί γιατί σήμερα το ηλιακό μας σύστημα διαφέρει τόσο πολύ από εκατοντάδες άλλα συστήματα εξωπλανητών που έχουν ανακαλυφθεί με τη βοήθεια διαστημικών (όπως το «Κέπλερ») και επίγειων τηλεσκοπίων.

Εκτιμάται ότι περίπου τα μισά άστρα σαν τον Ήλιο στον γαλαξία μας έχουν πλανήτες γύρω τους. Η βασική διαφορά όμως είναι ότι στο δικό μας ηλιακό σύστημα δεν υπάρχουν πλανήτες σε τροχιά πιο κοντινή στον Ήλιο από ό,τι ο Ερμής. Σε άλλα συστήματα, αντίθετα, είναι συνηθισμένο φαινόμενο να ανακαλύπτονται πλανήτες μεγαλύτεροι από τη Γη (οι λεγόμενες σούπερ Γαίες) σε απόσταση πολύ πιο κοντά στο άστρο τους.

Jupiter may have swept through the early solar system like a wrecking ball, destroying a first generation of inner planets before retreating into its current orbit, according to a new study. The findings help explain why our solar system is so different from the hundreds of other planetary systems that astronomers have discovered in recent years. This view of Jupiter was captured by NASA's Cassini spacecraft in December 2000. Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Το σενάριο του περιπλανώμενου Δία που σπέρνει την καταστροφή στο διάβα του, είχε προταθεί για πρώτη φορά το 2001 από μια άλλη ομάδα αστρονόμων του Πανεπιστημίου Queen Mary του Λονδίνου, είχε επαναληφθεί από επιστήμονες του Αστεροσκοπείου της Νίκαιας στη Γαλλία το 2011 και τώρα ενισχύεται με τους νέους υπολογισμούς στις ΗΠΑ. Σύμφωνα με αυτό το σενάριο, κατά τα πρώτα λίγα εκατομμύρια χρόνια ύπαρξης του ηλιακού συστήματος, ο Δίας διείσδυσε επιθετικά στην περιοχή κοντά στον νεαρό ακόμη Ήλιο, έως ότου στη συνέχεια σχηματίστηκε ο Κρόνος, γεγονός που ανάγκασε (λόγω των ισχυρών βαρυτικών αλληλεπιδράσεων) τον Δία να ανακρούσει πρύμναν και να μεταναστεύσει ξανά προς τα έξω, στη σημερινή πιο απομακρυσμένη από τον Ήλιο τροχιά του.

Οι νέοι υπολογισμοί δείχνουν, ότι είναι πιθανό πως στις απαρχές του, το ηλιακό μας σύστημα ακολούθησε μια φάση κοινή στον γαλαξία μας, δημιουργώντας βραχώδεις πλανήτες με πυκνή ατμόσφαιρα πολύ κοντά στον ήλιο (καυτές σούπερ Γαίες), όπως τόσοι άλλοι εξωπλανήτες γύρω από τα μητρικά άστρα τους. Όμως, ο γιγάντιος Δίας «καθάρισε» αυτή την αρχική ″φουρνιά″ πρωτοπλανητών, προκαλώντας -λόγω της βαρύτητάς του- ένα φοβερό ντόμινο συγκρούσεων, που θα θύμιζαν κοσμικό μπιλιάρδο, με τελικό αποτέλεσμα οι πρώτοι πλανήτες να καταλήξουν κομμάτια και θρύψαλα.

Ένα μέρος από αυτά τα απομεινάρια (γύρω στο 10% των αρχικών πρωτοπλανητών) σχημάτισαν εν καιρώ τη δεύτερη γενιά των πλανητών, μεταξύ των οποίων η Γη μας. Αν αυτό πράγματι συνέβη, τότε οι εσωτερικοί και μικρότεροι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, δηλαδή ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης, είναι νεότεροι σε ηλικία σε σχέση με τους εξωτερικούς και πιο μεγάλους.

Αυτό το διάγραμμα δείχνει την τροχιακή κατανομή των εξωπλανητών με μέγεθος μικρότερο του Δία, οι οποίοι έχουν ανιχνευθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler, σε σύγκριση με τις τροχιές του Ερμή, της Αφροδίτης, της Γης και του Άρη. Οι περισσότεροι από αυτούς τους εξωπλανήτες βρίσκονται πολύ πιο κοντά στα άστρα-ήλιους τους σε σχέση με την απόσταση από τον ήλιο των εσωτερικών πλανητών του ηλιακού μας συστήματος. This diagram shows the orbital distribution of extrasolar planets smaller than Jupiter that have been detected by the Kepler mission, in comparison to the orbits of Mercury, Venus, Earth, and Mars. Most of these extrasolar planets are much closer to their host stars than the innermost planets of our solar system are to the sun. (Credit: Batygin and Laughlin, PNAS)

Μέχρι σήμερα έχει επιβεβαιωθεί η ανακάλυψη άνω των 1.000 εξωπλανητών στον γαλαξία μας. Σχεδόν 500 ηλιακά συστήματα έχουν βρεθεί να έχουν πάνω από έναν πλανήτη. Το τυπικό σύστημα φαίνεται να περιλαμβάνει καυτές σούπερ Γαίες, που έχουν μάζα μερικές φορές μεγαλύτερη της Γης, σε τροχιές πολύ πιο κοντινές στο άστρο τους από ό,τι ο Ερμής σε σχέση με τον Ήλιο.

Αλλά και στα άλλα συστήματα που διαθέτουν γιγάντιους πλανήτες ίδιους ή μεγαλύτερους από τον Δία, αυτοί είναι επίσης πολύ πιο κοντά στο άστρο τους, από ό,τι ο Δίας και ο Κρόνος σε σχέση με τον Ήλιο. Στον γαλαξία μας, ο σχηματισμός πλανητών σαν τον Δία είναι κάπως σπάνιος, όταν όμως συμβαίνει, τότε ο γιγάντιος εξωπλανήτης συνήθως βρίσκεται σε απόσταση από το άστρο του όσο η Γη από τον Ήλιο.

Πηγή:  http://news.ucsc.edu/2015/03/wandering-jupiter.html