Cheops: Ο παρατηρητής εξωπλανητών της ESA αποκαλύπτει τον ακραίο εξωγήινο κόσμο

Το Cheops (το Characterizing Exoplanet Satellite ) που κυκλοφόρησε τον Δεκέμβριο του 2019 έχει σχεδιαστεί για να παρατηρεί κοντινά αστέρια που είναι γνωστό ότι φιλοξενούν πλανήτες. Με την ακριβή μέτρηση των αλλαγών στα επίπεδα φωτός που προέρχονται από αυτά τα συστήματα καθώς οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τα αστέρια τους, οι Cheops μπορούν αρχικά να χαρακτηρίσουν αυτούς τους πλανήτες – και, με τη σειρά τους, να αυξήσουν την κατανόησή μας για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται.

Το νέο εύρημα αφορά τον λεγόμενο «εξαιρετικά ζεστό Δία» που ονομάζεται WASP-189 b. Οι καυτοί Δίες, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι γιγαντιαίοι πλανήτες φυσικού αερίου σαν τον Δία στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Ωστόσο, περιστρέφονται πολύ, πολύ πιο κοντά στο αστέρι του ξενιστή τους, και έτσι θερμαίνονται σε ακραίες θερμοκρασίες.

Το WASP-189 b βρίσκεται περίπου 20 φορές πιο κοντά στο αστέρι του από ότι η Γη στον Ήλιο και ολοκληρώνει μια πλήρη τροχιά σε μόλις 2,7 ημέρες. Το αστέρι του ξενιστή του είναι μεγαλύτερο και περισσότερο από 2000 βαθμούς πιο ζεστό από τον Ήλιο, και έτσι φαίνεται να λάμπει μπλε. «Μόνο μια χούφτα πλανητών είναι γνωστό ότι υπάρχουν γύρω από τα αστέρια τόσο καυτά, και αυτό το σύστημα είναι μακράν το πιο φωτεινό», λέει η Monika Lendl του Πανεπιστημίου της Γενεύης της Ελβετίας, επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης. «Το WASP-189b είναι επίσης το πιο λαμπερό ζεστό Δία που μπορούμε να παρατηρήσουμε καθώς περνά μπροστά ή πίσω από το αστέρι του, καθιστώντας ολόκληρο το σύστημα πραγματικά ενδιαφέρον»

Πρώτον, η Monika και οι συνάδελφοί της χρησιμοποίησαν το Cheops για να παρατηρήσουν το WASP-189 b καθώς περνούσε πίσω από το αστέρι του – ένα απόκρυφο. «Καθώς ο πλανήτης είναι τόσο φωτεινός, υπάρχει πραγματικά μια αξιοσημείωτη βουτιά στο φως που βλέπουμε να προέρχεται από το σύστημα καθώς γλιστράει για λίγο από την όψη», εξηγεί η Monika. «Χρησιμοποιήσαμε αυτό για να μετρήσουμε τη φωτεινότητα του πλανήτη και να περιορίσουμε τη θερμοκρασία του σε καύση 3200 βαθμούς C.»

Αυτό καθιστά το WASP-189 b έναν από τους πιο καυτούς και πιο ακραίους πλανήτες, και εντελώς αντίθετα με κανέναν από τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος. Σε τέτοιες θερμοκρασίες, ακόμη και μέταλλα όπως ο σίδηρος λιώνουν και μετατρέπονται σε αέριο, καθιστώντας τον πλανήτη σαφώς ακατοίκητο.

Στη συνέχεια, οι Cheops παρακολούθησαν καθώς το WASP-189 b περνούσε μπροστά από το αστέρι του – μια διέλευση. Οι διελεύσεις μπορούν να αποκαλύψουν πολλά για το μέγεθος, το σχήμα και τα τροχιακά χαρακτηριστικά ενός πλανήτη. Αυτό ισχύει για το WASP-189 b, το οποίο βρέθηκε να είναι μεγαλύτερο από ό, τι πιστεύεται σχεδόν 1,6 φορές την ακτίνα του Δία.

«Είδαμε επίσης ότι το ίδιο το αστέρι είναι ενδιαφέρον – δεν είναι απόλυτα στρογγυλό, αλλά μεγαλύτερο και πιο δροσερό στον ισημερινό από ό, τι στους πόλους, κάνοντας τους πόλους του αστεριού να φαίνονται πιο φωτεινοί», λέει η Monika. «Περιστρέφεται τόσο γρήγορα που τραβά προς τα έξω στον ισημερινό του! Η προσθήκη σε αυτήν την ασυμμετρία είναι το γεγονός ότι η τροχιά του WASP-189 b είναι κεκλιμένη. δεν ταξιδεύει γύρω από τον ισημερινό, αλλά περνά κοντά στους πόλους του αστεριού.

Βλέποντας μια τέτοια κεκλιμένη τροχιά προσθέτει στο υπάρχον μυστήριο του πώς σχηματίζουν οι καυτοί Δία. Για να έχει ένας πλανήτης μια τέτοια κεκλιμένη τροχιά, πρέπει να έχει σχηματιστεί πιο μακριά και στη συνέχεια να ωθηθεί προς τα μέσα. Αυτό πιστεύεται ότι συμβαίνει ως πολλαπλοί πλανήτες μέσα σε ένα σύστημα που χτυπάει για θέση, ή ως εξωτερική επιρροή – ένα άλλο αστέρι, για παράδειγμα – διαταράσσει το σύστημα, ωθώντας τους γίγαντες αερίου προς το αστέρι τους και σε πολύ μικρές τροχιές που έχουν υψηλή κλίση. «Καθώς μετρήσαμε μια τέτοια κλίση με τους Cheops, αυτό υποδηλώνει ότι το WASP-189 b έχει υποστεί τέτοιες αλληλεπιδράσεις στο παρελθόν», προσθέτει η Monika.

Η Monika και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν εξαιρετικά ακριβείς παρατηρήσεις και οπτικές δυνατότητες του Cheops για να αποκαλύψουν τα μυστικά του WASP-189 β. Ο Cheops άνοιξε το μάτι του τον Ιανουάριο του τρέχοντος έτους και ξεκίνησε τις συνήθεις επιστημονικές του δραστηριότητες τον Απρίλιο και εργάζεται για να επεκτείνει την κατανόησή μας για τους εξωπλανήτες και τον κοντινό σύμπαν τους μήνες από τότε.

«Αυτό το πρώτο αποτέλεσμα από το Cheops είναι εξαιρετικά συναρπαστικό: είναι πρώιμο οριστικό στοιχείο ότι η αποστολή ανταποκρίνεται στην υπόσχεσή της όσον αφορά την ακρίβεια και την απόδοση», λέει η Kate Isaak, επιστήμονας του Cheops στο ESA.

Χιλιάδες εξωπλανήτες, η συντριπτική πλειοψηφία χωρίς ανάλογο στο Ηλιακό μας Σύστημα, έχουν ανακαλυφθεί το τελευταίο τέταρτο ενός αιώνα, με πολλά ακόμη να προέρχονται τόσο από τρέχουσες όσο και μελλοντικές επίγειες έρευνες και διαστημικές αποστολές.

«Ο Cheops έχει έναν μοναδικό ρόλο παρακολούθησης στη μελέτη τέτοιων εξωπλανητών», προσθέτει η Kate. «Θα αναζητήσει διαμετακόμιση πλανητών που έχουν ανακαλυφθεί από το έδαφος και, όπου είναι δυνατόν, θα μετρήσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τα μεγέθη των πλανητών που είναι ήδη γνωστά ότι διέρχονται από τα αστέρια τους. Παρακολουθώντας εξωπλανήτες στις τροχιές τους με Cheops, μπορούμε να κάνουμε τον πρώτο χαρακτηρισμό της ατμόσφαιρας τους και να προσδιορίσουμε την παρουσία και τις ιδιότητες τυχόν νεφών που υπάρχουν. ”

Τα επόμενα χρόνια, οι Cheops θα παρακολουθήσουν εκατοντάδες γνωστούς πλανήτες σε τροχιά γύρω από λαμπερά αστέρια, αναπτύσσοντας και επεκτείνοντας αυτό που έχει γίνει εδώ για το WASP-189b. Η αποστολή είναι η πρώτη σε μια σειρά τριών επιστημονικών αποστολών ESA που εστιάζουν στην ανίχνευση και τον χαρακτηρισμό εξωπλανητών: έχει επίσης σημαντικές δυνατότητες ανακάλυψης – από τον εντοπισμό πρωταρχικών στόχων για μελλοντικές αποστολές που θα διερευνήσουν εξωπλανητικές ατμόσφαιρες έως την αναζήτηση νέων πλανητών και εξωμονίων.

«Οι Cheops όχι μόνο θα εμβαθύνουν την κατανόησή μας για τους εξωπλανήτες», λέει η Kate, «αλλά και αυτή του πλανήτη μας, του ηλιακού συστήματος και του ευρύτερου κοσμικού περιβάλλοντος».