Ένας γιγάντιος αέριος εξωπλανήτης ταλαντεύεται καθώς περιφέρεται γύρω από το άστρο του, κάτι που υποδηλώνει στους αστρονόμους ότι πιθανόν συνοδεύεται από το δικό του φεγγάρι. Αυτό που κάνει την πιθανή αυτή ανακάλυψη ακόμη πιο εντυπωσιακή είναι ότι αν το φεγγάρι όντως υπάρχει θα είναι απολύτως τεράστιο συγκρίσιμο με περίπου τη μισή μάζα του Δία.
Αυτό θα το καθιστούσε χιλιάδες φορές πιο ογκώδες από οποιοδήποτε φεγγάρι στο Ηλιακό Σύστημα, τόσο μεγάλο που ίσως αναγκάσει τους αστρονόμους να επανεξετάσουν τι ακριβώς ορίζεται ως «φεγγάρι». Ο που θεωρείται ότι φιλοξενεί αυτό το γιγάντιο εξωφεγγάρι είναι ο HD 206893 B, ένας αέριος γίγαντας με μάζα 28 φορές μεγαλύτερη από αυτή του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, του Δία. Ο HD 206893 B οποίος περιφέρεται γύρω από ένα νεαρό άστρο σε απόσταση περίπου 133 ετών φωτός από τη Γη.
Η ερευνητική ομάδα εντόπισε ενδείξεις του πιθανού εξωφεγγαριού μελετώντας τον HD 206893 B με το όργανο GRAVITY στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT), που βρίσκεται στην έρημο Ατακάμα στη βόρεια Χιλή.
«Αυτό που βρήκαμε είναι ότι ο HD 206893 B δεν ακολουθεί απλώς μια ομαλή τροχιά γύρω από το άστρο του. Πέρα από αυτή την κίνηση, παρουσιάζει μια μικρή αλλά μετρήσιμη μπρος-πίσω “ταλάντωση”. Η ταλάντωση έχει περίοδο περίπου εννέα μήνες και πλάτος συγκρίσιμο με την απόσταση Γης–Σελήνης. Αυτό το είδος σήματος είναι ακριβώς ό,τι θα περίμενε κανείς αν το αντικείμενο δεχόταν βαρυτική έλξη από έναν αόρατο συνοδό, όπως ένα μεγάλο φεγγάρι, καθιστώντας αυτό το σύστημα ιδιαίτερα ελκυστικό υποψήφιο για τη φιλοξενία ενός εξωφεγγαριού» δήλωσε στο Space.com ο επικεφαλής της ομάδας και αστρονόμος του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, Κουεντίν Κραλ.
Η τεχνική
Το όργανο GRAVITY επέτρεψε στην ομάδα να χρησιμοποιήσει μια τεχνική που ονομάζεται αστρομετρία, η οποία μετρά με εξαιρετική ακρίβεια τις θέσεις άστρων και άλλων ουράνιων σωμάτων με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, οι αστρονόμοι μπορούν να ανιχνεύσουν απειροελάχιστες αποκλίσεις στην κίνηση που οφείλονται στη βαρυτική έλξη ενός αθέατου σώματος.
«Αυτή η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για τη μέτρηση των αργών, μακροχρόνιων τροχιών μαζικών εξωπλανητών και καφέ νάνων, όπου αρκούν παρατηρήσεις που απέχουν μεταξύ τους χρόνια. Στη δική μας μελέτη ωθήσαμε αυτή την προσέγγιση πολύ πιο πέρα παρακολουθώντας το αντικείμενο σε πολύ μικρότερες χρονικές κλίμακες, από ημέρες έως μήνες. Αυτό που διαπιστώσαμε είναι ότι ο HD 206893 B δεν ακολουθεί απλώς μια ομαλή τροχιά γύρω από το άστρο του, αλλά εμφανίζει και αυτή τη μικρή, μετρήσιμη ταλάντωση» εξηγεί ο Κράλ.
Το αποτέλεσμα αυτής της έρευνας ήταν η έμμεση ανίχνευση ενός συνοδού σώματος που περιφέρεται γύρω από τον HD 206893 B περίπου μία φορά κάθε εννέα μήνες σε απόσταση περίπου ίση με το ένα πέμπτο της απόστασης Γης–Ήλιου. Η τροχιά αυτού του πιθανού εξωφεγγαριού έχει κλίση περίπου 60 μοιρών σε σχέση με το επίπεδο τροχιάς του πλανήτη-γονέα του κάτι που ενδέχεται να υποδηλώνει ότι κάποια μορφή αλληλεπίδρασης έχει διαταράξει το σύστημα στο παρελθόν του.
Αυτό όμως που θα ήταν πραγματικά εξαιρετικό για αυτό το εξωφεγγάρι, αν επιβεβαιωθεί, είναι η τεράστια μάζα του: περίπου το 40% της μάζας του Δία ή περίπου εννέα φορές τη μάζα του Ποσειδώνα. Πρόκειται για μέγεθος τόσο μεγάλο που θέτει υπό αμφισβήτηση τον ίδιο τον ορισμό της λέξης «φεγγάρι».
«Στο ηλιακό μας σύστημα το πιο ογκώδες φεγγάρι είναι ο Γανυμήδης ο οποίος όμως παραμένει εξαιρετικά μικρός σε σύγκριση με αυτό που υποθέτουμε εδώ. Ο Γανυμήδης είναι χιλιάδες φορές λιγότερο μαζικός από τον Ποσειδώνα οπότε υπάρχει ένα τεράστιο χάσμα μάζας ανάμεσα στα μεγαλύτερα φεγγάρια που γνωρίζουμε και σε αυτό το πιθανό εξωφεγγάρι. «Αυτό εγείρει φυσικά το ερώτημα αν ένα τέτοιο αντικείμενο θα έπρεπε καν να ονομάζεται φεγγάρι. Σε αυτές τις μάζες, η διάκριση μεταξύ ενός τεράστιου φεγγαριού και ενός πολύ χαμηλής μάζας συνοδού αρχίζει να θολώνει. Ωστόσο, προς το παρόν δεν υπάρχει επίσημος ορισμός για τα εξωφεγγάρια και στην πράξη οι αστρονόμοι αποκαλούν φεγγάρι κάθε αντικείμενο που περιφέρεται γύρω από έναν πλανήτη ή ένα υποαστρικό σώμα» λέει ο Κραλ.
Η δυσκολία
Παρότι οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι στο παρελθόν έχουν ανιχνευθεί αρκετά εξωφεγγάρια, όλες αυτές οι πιθανές ανιχνεύσεις παραμένουν αμφιλεγόμενες. Γι’ αυτό, η ομάδα ελπίζει ότι το εξωφεγγάρι του HD 206893 B θα μπορέσει να γίνει το πρώτο που θα επιβεβαιωθεί επίσημα.
«Τα εξωφεγγάρια είναι δύσκολο να ανιχνευθούν, επειδή τα σήματά τους είναι εξαιρετικά μικρά σε σύγκριση με εκείνα των πλανητών και εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό τόσο από την παρατηρησιακή τεχνική όσο και από τη γεωμετρία του συστήματος» εξήγησε ο Κραλ.
Η πιο επιτυχημένη μέθοδος ανίχνευσης εξωπλανητών μέχρι σήμερα είναι η μέθοδος της διέλευσης, η οποία μετρά τη μικρή μείωση της φωτεινότητας όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά από το άστρο του. Ωστόσο, αυτή η τεχνική δεν έχει αποδειχθεί εξίσου αποτελεσματική για την ανίχνευση εξωφεγγαριών.
«Η μέθοδος της διέλευσης — που έχει υπάρξει η πιο επιτυχημένη τεχνική για την εύρεση εξωπλανητών — μπορεί θεωρητικά να ανιχνεύσει φεγγάρια συγκρίσιμα σε μέγεθος με τα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία. Όμως είναι πιο ευαίσθητη σε πλανήτες που περιφέρονται πολύ κοντά στα άστρα τους, και θεωρητικές μελέτες δείχνουν ότι τέτοιοι κοντινοί πλανήτες είναι απίθανο να διατηρήσουν μεγάλα φεγγάρια για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η αστρομετρία, η τεχνική που χρησιμοποιούμε εμείς, είναι ευαίσθητη σε φεγγάρια με μεγαλύτερες περιόδους, τα οποία περιφέρονται γύρω από πλανήτες ή υποαστρικά σώματα μακριά από τα άστρα τους. Αυτό την καθιστά ιδιαίτερα υποσχόμενη για την ανίχνευση εξωφεγγαριών σε περιοχές όπου αναμένεται να είναι σταθερά τουλάχιστον για τα πιο μαζικά φεγγάρια, που είναι πιθανό να είναι και τα πρώτα που θα ανακαλύψουμε» αναφέρει ο Κραλ.
Πέρα από την ελπίδα επιβεβαίωσης της ύπαρξης αυτού του εξωφεγγαριού, ο Κραλ και οι συνεργάτες του θεωρούν ότι η έρευνα και η τεχνική που χρησιμοποίησαν χαράσσουν έναν μελλοντικό οδικό χάρτη για την ανακάλυψη εξωφεγγαριών σε άλλα πλανητικά συστήματα.
«Είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι πιθανότατα βλέπουμε μόνο την κορυφή του παγόβουνου. Όπως ακριβώς οι πρώτοι εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν ήταν οι πιο μαζικοί και αυτοί που περιφέρονταν πολύ κοντά στα άστρα τους — απλώς επειδή ήταν οι πιο εύκολοι να ανιχνευθούν — έτσι και τα πρώτα εξωφεγγάρια που θα εντοπίσουμε αναμένεται να είναι τα πιο μαζικά και ακραία παραδείγματα. Καθώς οι παρατηρησιακές τεχνικές βελτιώνονται, οι ορισμοί μας και η κατανόησή μας για το τι συνιστά ένα φεγγάρι σχεδόν σίγουρα θα εξελιχθούν» κατέληξε ο Κραλ.