Εξωηλιακός πλανήτης

Η Γη και οι υπόλοιποι πλανήτες του Ηλιακού συστήματος, σε σχέση με 500+ εξωηλιακούς πλανήτες και την ύπαρξη νερού για την υποστήριξη κατοικησιμότητας. Η τοποθεσία των πλανητών σε σχέση με τον κάθετο άξονα υποδηλώνει το μέγεθος τους σε σχέση με τη Γη, και σε σχέση με τον οριζόντιο την απόσταση τους από το κύριο άστρο του ηλιακού συστήματος τους.

Εξωηλιακός πλανήτης ή εξωπλανήτης ονομάζεται κάθε πλανήτης που δεν ανήκει στο δικό μας ηλιακό σύστημα, δεν περιφέρεται δηλαδή γύρω από τον Ήλιο. Μέχρι τη δεκαετία του 1990 οι πλανήτες αυτοί ήταν αποκλειστικά θέμα των θεωρητικών της μικροκοσμογονίας και των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας. Η ύπαρξή τους ή μη, ήταν από καιρό ένα από τα μεγαλύτερα ζητήματα της αστρονομίας, όμως δεν υπήρχαν τεχνικά μέσα με αρκετή ισχύ για να εντοπιστούν. Οι ανακαλύψεις όμως της δεκαετίας του 1990 άλλαξαν ριζικά το σκηνικό: Το 1992 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι τέτοιοι πλανήτες, να περιφέρονται γύρω από τον πάλσαρ PSR 1257+12, από τους Αλεκσάντερ Βόλσταν και Frail. Το 1995 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι εξωηλιακοί πλανήτες γύρω από ένα συνηθισμένο αστέρα όπως ο Ήλιος (τον 51 Πηγάσου), από τους Μισέλ Μαγιόρ και Ντιντιέ Κελόζ, οι οποίοι για αυτή τους την ανακάλυψη κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ φυσικής για το 2019.

Διαστημικά σώματα με τα ακριβή χαρακτηριστικά εξωηλιακών πλανητών φαίνεται να υπάρχουν και εκτός των ηλιακών συστημάτων και πιθανολογείται πως οι ελεύθεροι αυτοί πλανήτες ακολουθούν διαφορετικό μοντέλο σχηματισμού από αυτό ενός κλασικού πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά.

Αριθμός εξωπλανητών

Φωτογραφία τον Μάρτιο 2022 (ΝΑΣΑ/IΠΛ-Κάλτεκ (M. Russo και A. Santaguida).

Τον Σεπτέμβριο του 2024 ήταν γνωστοί 7.347 εξωηλιακοί πλανήτες σε 5.031 πλανητικά συστήματα, από τα οποία 1.020 είχαν πάνω από ένα πλανήτη. Ο αριθμός αυτός μεταβάλλεται γρήγορα, καθώς νέες ανακαλύψεις προστίθενται κάθε λίγο. Ο κλάδος του κυνηγιού πλανητών είναι ένας από τους γρηγορότερα αναπτυσσόμενους της αστρονομίας, και συγκεντρώνει το ενδιαφέρον όλο και περισσότερων επιστημόνων, αλλά και σημαντικές επενδύσεις σε εξοπλισμό και κονδύλια. Οι ανακαλύψεις αυτές είναι όλες, πλην μίας, έμμεσες, δηλαδή τα σώματα αυτά δεν είναι παρατηρήσιμα με τηλεσκόπιο, εξαιτίας των τεράστιων αποστάσεών τους από τη Γη (δεκάδες έτη φωτός απέχουν οι πλησιέστεροι). Ανιχνεύσιμες είναι μόνο οι φασματοσκοπικές (συνήθως), φωτομετρικές ή αστρομετρικές μεταβολές που επιφέρει η κίνησή τους γύρω από τους αστέρες τους στο φως ή τη θέση των αστέρων αυτών.

Τρόποι εντοπισμού

Ο εντοπισμός των εξωηλιακών πλανητών σήμερα γίνεται με κυρίως τρεις τρόπους:

• Με μέτρηση στη μεταβολή της ακτινικής ταχύτητας του αστέρα. Ένας πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο ασκεί πάνω του βαρυτική δύναμη και προκαλεί μια μικρή έκκεντρη κίνηση του αστέρα (για σύγκριση, η Γη βγάζει τον Ήλιο 500 χλμ. εκτός θέσης). Η μεταβολή αυτή γίνεται αντιληπτή καθώς ο αστέρας πλησιάζει και απομακρύνεται εξαιτίας αυτής της κίνησης από τη Γη, κάτι που προκαλεί αλλαγές στο φάσμα του εξαιτίας του φαινομένου Ντόπλερ. Τα σημερινά φασματοσκόπια είναι αρκετά ευαίσθητα ώστε να μπορούν να εντοπίσουν τις μεταβολές αυτές, κυρίως για πλανήτες μεγέθους του Δία που κινούνται γύρω από άστρα σε μέσες αποστάσεις (έως μερικές εκατοντάδες έτη φωτός).
• Με μέτρηση της μείωσης της φωτεινότητας του αστέρα, καθώς ο πλανήτης πραγματοποιεί διάβαση μπροστά από τον δίσκο του αστεριού. Η μέθοδος αυτή εξαρτάται από τον (τυχαίο) προσανατολισμό της εκλειπτικής του πλανήτη σε σχέση με τη γη, έτσι ώστε οι διαβάσεις του πλανήτη να είναι παρατηρήσιμες (δηλαδή από τη δική μας θέση παρατήρησης η τροχιά του πλανήτη να τέμνει τον δίσκο του άστρου του). Υπολογίζεται ότι το 10% των πλανητικών συστημάτων είναι έτσι προσανατολισμένα. Η αποστολή Kepler της NASA, που εκτοξεύτηκε τον Μάρτιο του 2009, είναι εξοπλισμένη με ένα πολύ ευαίσθητο φωτόμετρο, που παρατηρεί συνεχώς ένα τμήμα του ουρανού στην κατεύθυνση των αστερισμών του Κύκνου και της Λύρας. Τον Ιανουάριο του 2023 βάσει των παρατηρήσεων από όλα τα τηλεσκόπια (επίγεια και μη) έχουν αναγνωριστεί 9.169 υποψήφιοι εξωπλανήτες.
• Με την παρατήρηση της βαρυτικής μικροεστίασης που προκαλείται από τυχόν πλανήτες που μπορεί να διαθέτει ένα άστρο. Η ύπαρξη πλανητών προκαλεί επιπλέον βαρυτική εκτροπή του φωτός που περνάει κοντά από ένα άστρο, σε σχέση με αυτή που προκαλεί το άστρο μόνο του. Με μέτρηση της διαφοράς στην εκτροπή διαπιστώνεται η ύπαρξη πλανητών. Η μέθοδος αυτή αποκαλύπτει κυρίως πλανητικά συστήματα που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση από το δικό μας (χιλιάδες έτη φωτός).
• Άλλες μέθοδοι για τον εντοπισμό πλανητών είναι αυτή της αστρομετρίας, που βασίζεται στη οπτικά παρατηρούμενη μετατόπιση ενός άστρου από την προβλεπόμενη θέση του λόγω της έλξης από τυχόν πλανήτες, και η χρονομέτρηση πάλσαρ που αξιοποιεί τη μεταβολή στην περίοδο ενός πάλσαρ. Χρήσιμα συμπεράσματα για πιθανή ύπαρξη πλανητών μπορούν να εξαχθούν και από τη μελέτη του περιαστρικού δίσκου ενός άστρου. Κάποια «κενή» ζώνη σε έναν τέτοιο δίσκο μπορεί να έχει προκληθεί από έναν πλανήτη που «απορροφά» το υλικό που βρίσκεται εκεί.

Χαρακτηριστικά των εξωηλιακών πλανητών

Εξαιτίας των έμμεσων μεθόδων ανακάλυψης, οι περισσότεροι εξωηλιακοί πλανήτες που βρέθηκαν είναι γιγάντιοι πλανήτες που μοιάζουν περισσότερο στον Δία παρά στη Γη, αλλά που απέχουν από τον κεντρικό τους αστέρα συνήθως πολύ λιγότερο από όσο ο Δίας από τον Ήλιο. Λόγω της εγγύτητάς του στο άστρο του και του μεγάλου του μεγέθους, ένας πλανήτης αυτού του τύπου κατατάσσεται συνήθως (ανεπίσημα) ως Καυτός Δίας ή Καυτός Ποσειδώνας. Προς το παρόν, εντοπίζονται περισσότεροι πλανήτες αυτού του μεγέθους, και σε τέτοια μικρή απόσταση από τον κεντρικό αστέρα, επειδή αφενός οι διαταραχές που προκαλούνται στο φάσμα του αστέρα είναι μεγαλύτερες, και επομένως πιο εύκολα παρατηρήσιμες, αφετέρου η περίοδός τους είναι πολύ μικρή, και τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων μπορούν να επαναληφθούν και να επαληθευτούν με ευκολία.

Μεγάλη δραστηριότητα αναπτύχθηκε από τους θεωρητικούς επιστήμονες προκειμένου να εξηγηθεί η ύπαρξη αυτών των σωμάτων, ανεξήγητη από τις κλασικές θεωρίες σχηματισμού πλανητών. Μια από τις θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν την εγγύτητα αυτή των πλανητών στο άστρο τους, είναι αυτή της πλανητικής μετανάστευσης, σύμφωνα με την οποία αυτοί οι γίγαντες αερίου σχηματίζονται σε πιο απομακρυσμένα σημεία του πλανητικού τους συστήματος και στη συνέχεια μετακινούνται στο εσωτερικό λόγω παλιρροϊκών δυνάμεων ή άλλων διαταραχών.

Εξωηλιακοί πλανήτες και ζωή

Εκτιμάται σήμερα ότι πάνω από το 10% των αστέρων του τύπου του Ηλίου διαθέτει πλανήτες. Η ανακάλυψη αρκετών εξωηλιακών πλανητών θέτει σε νέες βάσεις το ζήτημα της ύπαρξης εξωγήινης ζωής, καθώς δίνει μια καλύτερη εικόνα της στατιστικής πιθανότητας ανάπτυξης ζωής στον γαλαξία μας (σύμφωνα και με την εξίσωση Ντρέικ). Σήμερα, ο δεύτερος πλανήτης του ερυθρού νάνου αστέρα Gliese 581, που απέχει 20 έτη φωτός από τη Γη, φέρεται ως το καλύτερο μέχρι στιγμής παράδειγμα εξωπλανήτη λίγο μόνο μεγαλύτερου από τη Γη που περιφέρεται σε τέτοια απόσταση από τον αστέρα του (μέσα στη λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη) ώστε να είναι δυνατή η εμφάνιση και η ανάπτυξη της ζωής πάνω του. Η ύπαρξη ζωής σχεδόν σε όλους τους υπόλοιπους εξωηλιακούς πλανήτες αποκλείεται, καθώς πρόκειται για γίγαντες αερίων με πολύ υψηλές θερμοκρασίες στην ατμόσφαιρά τους.

Ορφανοί πλανήτες

Εκτός από τους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρες, υφίστανται σώματα με χαρακτηριστικά όπως αυτά των εξωηλιακών πλανητών τα οποία δεν βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άλλο ουράνιο σώμα, αλλά κινούνται ελεύθερα στον χώρο των γαλαξιών ή ενδεχομένως και εκτός αυτών. Αυτά τα ουράνια σώματα, που δεν είναι καφέ νάνοι, δεν είναι σαφές αν περιλαμβάνονται στον ορισμό του πλανήτη που δίνει η Διεθνής Αστρονομική Ένωση και γενικά αποδίδονται ως ορφανοί πλανήτες ή διαστρικοί πλανήτες. Ένα τέτοιο ουράνιο σώμα που περιφέρεται εκτός τροχιάς είναι το PSO J318.5-22, που παρατηρήθηκε το φθινόπωρο του 2010, το οποίο αποδίδεται ανεπίσημα από επιστημονικούς κύκλους και από τον τύπο ως εξωηλιακός πλανήτης, όπως προτείνεται από τη δημοσίευση της ανακάλυψης και μελέτης του το φθινόπωρο του 2013.

Βιβλιογραφία

• Κωνσταντίνος Ξυλοπαρκιώτης: «Νέα πλανητικά συστήματα: Το τέλος της αστρικής μας μοναξιάς;», Περισκόπιο της Επιστήμης, Νοέμβριος 1996, σελ. 40.
• Boss, Alan (2009). The Crowded Universe: The Search for Living Planets. Basic Books. Bibcode:2009cusl.book.....B.  (ISBN 978-0-465-00936-7) (Hardback); (ISBN 978-0-465-02039-3) (Paperback).
• Dorminey, Bruce (2001). Distant Wanderers. Springer-Verlag.  (ISBN 978-0-387-95074-7) (Hardback); (ISBN 978-1-4419-2872-6) (Paperback).
• Jayawardhana, Ray (2011). Strange New Worlds: The Search for Alien Planets and Life beyond Our Solar System. Princeton, NJ: Princeton University Press.  (ISBN 978-0-691-14254-8) (Hardcover).
• Perryman, Michael (2011). The Exoplanet Handbook. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-76559-6. 
• Seager, Sara, επιμ. (2011). Exoplanets. University of Arizona Press.  (ISBN 978-0-8165-2945-2).
• Villard, Ray· Cook, Lynette R. (2005). Infinite Worlds: An Illustrated Voyage to Planets Beyond Our Sun. University of California Press.  (ISBN 978-0-520-23710-0).
• Yaqoob, Tahir (2011). Exoplanets and Alien Solar Systems. New Earth Labs (Education and Outreach).  (ISBN 978-0-9741689-2-0) (Paperback).
• van Dishoeck, Ewine F.· Bergin, Edwin A.· Lis, Dariusz C.· Lunine, Jonathan I. (2014). «Water: From Clouds to Planets». Protostars and Planets VI. σελ. 835. arXiv:1401.8103 . Bibcode:2014prpl.conf..835V. doi:10.2458/azu_uapress_9780816531240-ch036. ISBN 978-0-8165-3124-0. 

Δείτε επίσης

• Κατάλογος πιθανώς κατοικήσιμων εξωπλανητών
• Εξωηλιακός κομήτης
• Ορφανός πλανήτης
• Πλανητική κατοικησιμότητα
• Κατοικησιμότητα στα πλανητικά συστήματα των ερυθρών νάνων

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Ερευνητικά προγράμματα

• Προγράμματα Εξωηλιακών πλανητών Γενεύης
• Πρόγραμμα αναζητήσεως πλανητών του Παν/μίου της Καλιφόρνια
• PlanetQuest - κατανεμημένο υπολογιστικό πρόγραμμα
• SuperWASP - Ευρυγώνια αναζήτηση πλανητών
• Η αποστολή Kepler της NASAΑρχειοθετήθηκε 2012-11-04 στο Wayback Machine.

Πηγές πληροφοριών

• Κατάλογος εξωπλανητών
• Το PlanetQuest της NASA Αρχειοθετήθηκε 2011-02-25 στο Wayback Machine.
  • PlanetQuest: Τριδιάστατος άτλας εξωπλανητών σε απόσταση έως 400 έτη φωτός από το Ηλιακό Σύστημα
  • Σύνοψη του Planetquest
• Γερμανικό Κέντρο Εξωπλανητικής `Ερευνας Ιένα/Tautenburg
• Πίνακας των γνωστών πλανητικών συστημάτων
• Βάση δεδομένων XML για τους εξωηλιακούς πλανήτες
• Δυναμική βάση δεδομένων για τους εξωηλιακούς πλανήτες και τους αστέρες τους
• Κατάλογος σημαντικών εξωηλιακών πλανητών
• Εξωηλιακοί πλανήτες - D. Montes, UCM
• Εξωηλιακά οράματα
• Εξωηλιακοί πλανήτες από το Αστεροσκοπείο των Παρισίων