Priviţi la cerul nopţii şi veţi vedea stele, desigur. Dar acolo unde sunt stele sunt şi planete, miliarde şi miliarde de planete, cel puţin. Aceasta este concluzia unui nou studiu al astronomilor de la California Institute of Technology. Detalii, în continuare.
Astronomii de la Caltech au estimat că galaxia Calea Lactee conţine cel puţin 100 de miliarde de planete.
Studiul oferă şi mai multe dovezi că sistemele planetare sunt o normalitate cosmică. Echipa a făcut estimare pe măsură ce analiza planetele orbitând o stea numită Kepler-32 – planete care sunt reprezentative, spun ei, reprezentând majoritatea în galaxie şi astfel servind ca studiu de caz pentru a înţelege cum se formează majoritatea planetelor.
„Există cel puţin 100 de miliarde de planete în galaxie – doar în galaxia noastră”, spune John Johnson, profesor colaborator de astronomie planetară la Caltech şi coautor al studiului ce a fost recent acceptat pentru publicare în Astrophysical Journal. „Este năucitor”.
„Este un număr imens, dacă stăm să ne gândim”, adaugă Jonathan Swift, post-doctorand la Caltech şi autor principal al lucrării. „În esenţă, există o planetă pentru fiecare stea.”
Sistemul planetar luat în considerare, care a fost detectat cu ajutorul telescopului spaţial Kepler, conţine cinci planete. Existenţa a două dintre planete a fost deja confirmată de alţi astronomi. Echipa de la Caltech le-a confirmat pe celelalte trei, apoi a analizat sistemul de cinci planete şi l-a comparat cu alte sisteme descoperite de către misiunea Kepler.
Credit imagine: NASA; ESA; Z. Levay şi R. van der Marel, STScI; T. Hallas şi A. Mellinger
Planetele orbitează o stea care este o pitică M - o categorie în care se află aproximativ trei pătrimi din toate stelele din Calea Lactee. Cele cinci planete, care sunt asemănătoare ca mărime cu Pământul şi orbitează aproape de steaua lor, sunt în aceeaşi clasă cu planetele pe care telescopul le-a descoperit orbitând alte pitice M, spune Swift. Prin urmare, majoritatea planetelor din galaxie au probabil caracteristici comparabile cu cele ale celor cinci planete.
Chiar dacă acest sistem particular de planete s-ar putea să nu fie unic, ceea ce îl diferenţiază este coincidenţa orientării lui: orbita planetelor se află poziţionat într-un mod în care Kepler vede sistemul în planul orbitei acestuia. Datorită acestei orientări rar întâlnite, fiecare planetă blochează lumina de la steaua Kepler 32 în timp ce planeta trece între stea şi telescopul Kepler.
Prin analizarea schimbărilor în strălucirea stelei, astronomii au reuşit să determine caracteristicile planetei, precum dimensiunile şi perioadele orbitale. Această orientare furnizează, prin urmare, o oportunitate de a studia sistemul în detaliu - şi pentru că planetele reprezintă vasta majoritate de planete care populează galaxia, sistemul poate ajuta astronomii să înţeleagă mai bine formarea planetelor în general, spune echipa.
„În mod obişnuit nu consider lucrurile ca fiind „pietre din Rosetta” (un fragment dintr-o stelă egipteană inscripţionată cu hieroglife, dar şi în demotică şi greacă şi care l-a ajutat pe Champollion să descifreze hieroglifele; termenul a căpătat în timp înţelesul de element cheie în descifrarea şi înţelegerea unor informaţii mai ample - n.tr.), însă descoperirea noastră este cel mai aproape de aşa ceva”, este de părere Johnson. „Este ca descifrarea unui limbaj pe care încercăm să-l înţelegem – limbajul formării planetelor.”
Una dintre întrebările fundamentale privind originea planetelor o reprezintă aflarea numărului lor. Asemenea grupului de la Caltech, alte echipe de astronomi au estimat că există aproximativ o planetă pentru fiecare stea, însă este prima dată când cercetătorii au făcut o astfel de estimare studiind sistemele cu stele pitice M, cea mai numeroasă populaţie de planete cunoscută.
Pentru a realiza acest calcul, echipa de la Caltech a determinat probabilitatea ca un sistem cu stea pitică M să ofere lui Kepler orientarea în planul orbitei întâlnită la Kepler 32. Combinând acea probabilitate cu numărul de sisteme planetare pe care Kepler este capabil să le detecteze, astronomii au calculat că există, în medie, o planetă pentru fiecare dintre cele aproximativ 100 de miliarde de stele din galaxie. Însă analiza lor ia în considerare doar planetele care sunt pe o orbită apropiată de stelele pitice M – nu planetele exterioare ale unui sistem cu stea pitică M sau cele care orbitează altfel de stele. Ca rezultat, spun ei, estimarea lor este moderată. De fapt, spune Swift, o estimare mai precisă care include informaţii de la alte analize ar putea duce la o medie de două planete per stea.
Sistemele cu stele pitice M precum cel din jurul stelei Kepler 32 sunt destul de diferite de sistemul nostru solar. În primul rând, piticele M sunt mai reci şi mult mai mici decât Soarele. Kepler 32, spre exemplu, are jumătate din masa Soarelui şi jumătate din raza sa. Razele celor cinci planete variază de la 0,8 la 2,7 din raza Pământului şi ele orbitează extrem de aproape de steaua lor. Întregul sistem încape în puţin peste o zecime de unitate astronomică (distanţa medie dintre Pământ şi Soare) – o distanţă care este aproximativ o treime din raza orbitei planetei Mercur. Faptul că sistemele cu pitice M sunt mult mai răspândite decât alte tipuri de sisteme are o profundă implicaţie, potrivit lui Johnson şi anume că sistemul nostru solar este extrem de rar. „Este o ciudăţenie”, spune el.
Faptul că planetele din sistemele cu pitice M sunt atât de aproape de stelele lor nu înseamnă neapărat că sunt lumi cuprinse de foc, nepotrivite pentru viaţă, spun astronomii. Într-adevăr, pentru că piticele M sunt mici şi reci, zona lor temperată – cunoscută ca „zona locuibilă”, regiunea unde apa lichidă ar putea exista – este mult mai înspre interior. Chiar dacă doar cele mai îndepărtate planete dintre cele cinci din jurul lui Kepler 32 se află în zona temperată, multe alte sisteme cu stele pitice M au mai multe planete care se situează chiar în zona temperată.
Despre cum s-a format sistemul Kepler-32 nimeni nu ştie încă. Însă echipa spune că analiza lor impune limite pentru anumite mecanisme. Spre exemplu, rezultatele sugerează că toate planetele s-au format mai departe de stea decât se află în prezent şi au migrat înspre interior cu timpul.
La fel ca toate planetele, cele din jurul lui Kepler-32 s-au format dintr-un disc protoplanetar – un disc de praf şi gaz care, sub influenţa gravitaţiei, a dat naştere planetelor. Astronomii au estimat că masa discului din regiunea celor cinci planete a fost cam cât a trei planete Jupiter. Însă alte studii ale discurilor protoplanetare au arătat că masa a trei planete Jupiter nu poate fi îndesată într-o suprafaţă atât de mică, atât de aproape de o stea, ceea ce a sugerat echipei de la Caltech că planetele din jurul lui Kepler-32 s-au format iniţial mai departe de stea.
Un alt fir de dovezi se leagă de faptul că piticele M strălucesc mai puternic şi sunt mai fierbinţi când sunt tinere, atunci când planetele sunt în formare. Kepler-32 ar fi fost prea fierbinte pentru ca praful – un ingredient cheie în formarea planetelor – să existe în proximitatea unei stele. Alţi astronomi au demonstrat anterior că planetele trei şi patru din jurul stelei nu sunt foarte dense, ceea ce înseamnă că ele sunt probabil constituite din compuşi volatili precum dioxidul de carbon, metanul şi alte solide şi gaze, explică echipa de la Caltech. Totuşi, aceşti compuşi volatili nu ar fi putut exista în zonele mai fierbinţi din apropierea stelei.
În cele din urmă, astronomii de la Caltech au descoperit că trei dintre planete au orbite care sunt într-o relaţie foarte specifică. Perioada orbitală a uneia este de două ori mai mare decât a celei de-a doua, iar perioada celei de-a treia este de trei ori mai mare decât a celei de-a doua. Planetele nu se grupează într-un astfel de aranjament imediat după formare, spune Johnson. Ele trebuie să fi avut orbitele mai îndepărtate de stea înainte de a se fi deplasat înspre interior cu trecerea timpului, aşezându-se în configuraţia actuală.
„Privind în detaliu la arhitectura acestui sistem planetar foarte special, suntem forţaţi să spunem că aceste planete s-au format mai departe şi au migrat spre interior”, explică Johnson.
Implicaţiile unei galaxii pline ochi de planete sunt nebănuite, afirmă cercetătorii. „Este fundamental din punct de vedere al originilor”, spune Swift, care subliniază că deoarece stelele pitice M strălucesc în principal în domeniul infraroşu, acestea sunt invizibile pentru ochiul liber, „Kepler ne-a permis să ne uităm înspre cer şi să ne dăm seama că există mai multe planete decât stelele pe care le putem vedea”.
Traducere de Răzvan Gavrilă după Planets abound: Astronomers estimate that at least 100 billion planets populate the galaxy, cu acordul editorului
