Πρόσφατες παρατηρήσεις του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb οδήγησαν στον εντοπισμό εκατοντάδων νέων αντικειμένων που έχουν ταυτοποιηθεί ως πλανήτες χωρίς μητρικό άστρο, δηλαδή, πλανήτες οι οποίοι ταξιδεύουν ελεύθερα στον μεσοαστρικό χώρο. Οι αστρονόμοι Samuel Pearson και Mark McCaughrean του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) δημοσίευσαν μελέτη, η οποία έχει ήδη υποβληθεί στο επιστημονικό περιοδικό Nature και αναμένεται να αξιολογηθεί. Εάν επιβεβαιωθεί, θα πρόκειται για το μεγαλύτερο δείγμα ελεύθερων πλανητών που έχει ανακαλυφθεί ποτέ, καθώς αγγίζουν τους 540. Συγκριτικά, το 2022 ανακαλύφθηκαν συνολικά 70 τέτοιοι πλανήτες στον Γαλαξία μας.
Όπως αντικατοπτρίζεται και από τον περιορισμένο αριθμό γνωστών ελεύθερων πλανητών, ο εντοπισμός και η παρατήρησή τους παρουσιάζουν μεγάλη δυσκολία. Ως πλανήτες, δεν είναι αυτόφωτοι, δηλαδή δεν εκπέμπουν δική τους ακτινοβολία, σε αντίθεση με τους αστέρες, οι οποίοι ακτινοβολούν εξαιτίας της πυρηνικής σύντηξης που πραγματοποιείται στο εσωτερικό τους. Οι πλανήτες, λοιπόν, τους οποίους επιδιώκει να ανιχνεύσει η παρούσα μελέτη, είναι εξαιρετικά δύσκολοι στόχοι παρατήρησης, καθώς πρόκειται για μη αυτόφωτα ουράνια σώματα, τα οποία κατά τη διάρκεια της εξέλιξής τους συνεχώς ψύχονται και γίνονται όλο και πιο αμυδρά. Συνεπώς, είναι αδύνατο να παρατηρηθούν στο ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Ωστόσο, όταν βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια του σχηματισμού τους, λόγω της ακόμη υψηλής θερμοκρασίας τους, εκπέμπουν θερμότητα που είναι δυνατό να ανιχνευθεί. Για τις παρατηρήσεις στο υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, όπου ανιχνεύεται η θερμική ακτινοβολία, επιστρατεύτηκε η κάμερα NIRCam του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb, ενώ για την αναζήτηση ελεύθερων πλανητών επιλέχθηκαν περιοχές έντονης αστρογένεσης, με μεγάλη πυκνότητα νεαρών αστέρων και πλανητών.
Εικόνα: NASA, ESA, CSA / Science leads and image processing: M. McCaughrean, S. Pearson.
Συγκεκριμένα, οι παρατηρήσεις του James Webb πραγματοποιήθηκαν στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα και ιδιαίτερα στο Τραπεζοειδές Σμήνος, που βρίσκεται στην καρδιά του. Απέχουν 1.350 έτη φωτός από τη Γη και είναι οι κοντινότερες περιοχές έντονης αστρογένεσης – γι’ αυτόν τον λόγο συχνά αποκαλούνται και «αστρικά βρεφοκομεία». Οι τεράστιες ποσότητες διάχυτης ύλης του νεφελώματος, σε μορφή αερίων και σκόνης, καταρρέουν υπό την βαρύτητά τους και συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν νέους αστέρες με ολόκληρα πλανητικά συστήματα γύρω τους. Στις περιοχές αυτές του Γαλαξία μας μπορούμε να παρατηρήσουμε κάθε στάδιο σχηματισμού αστέρων, αστρικών συστημάτων και, όπως φαίνεται από τις τελευταίες παρατηρήσεις, ακόμη και ελεύθερων πλανητών.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα 540 «αντικείμενα πλανητικής μάζας» (PMOs) που ανιχνεύθηκαν δεν θα μπορούσαν να είναι αστέρες, καθώς οι μάζες τους είναι πολύ μικρότερες και από αυτές των πιο μικρών και αμυδρών αστέρων, των καφέ νάνων. Παράλληλα, δεν φαίνεται να ανήκουν σε πλανητικά συστήματα και να περιφέρονται γύρω από ένα μητρικό άστρο, όπως συμβαίνει συνήθως με τους πλανήτες, αλλά κινούνται ελεύθερα στον μεσοαστρικό χώρο. Το ενδιαφέρον των ερευνητών, όμως, εστιάζεται στο γεγονός ότι το 10% των αντικειμένων που ανίχνευσαν αποτελούν διπλά συστήματα ελεύθερων πλανητών. Τα διπλά συστήματα ονομάστηκαν Jupiter Mass Binary Objects ή JuMBOs και η απροσδόκητη ανακάλυψή τους φαίνεται να καθιστά απαραίτητη την αναθεώρηση των υπαρχουσών υποθέσεων περί ελεύθερων πλανητών.
Εικόνα: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Σύμφωνα με τις περισσότερες υπάρχουσες θεωρίες, οι πλανήτες που πλέον κινούνται ελεύθεροι ίσως είχαν σχηματιστεί αρχικά μέσα σε ένα πλανητικό σύστημα γύρω από το μητρικό άστρο τους. Μεσολάβησε, όμως, κάποιο βίαιο γεγονός, όπως η βαρυτική αλληλεπίδραση με τους υπόλοιπους πλανήτες του συστήματος ή με άλλους διερχόμενους αστέρες, που τους απομάκρυνε από τον πλανητικό δίσκο. Ειδικά το δεύτερο σενάριο είναι πολύ πιθανό σε περιοχές έντονης αστρογένεσης, με μεγάλη πυκνότητα νεαρών αστέρων, όπως το Τραπεζοειδές Σμήνος. Ωστόσο, η παρουσία των διπλών συστημάτων προβληματίζει τους ερευνητές, καθώς, με τα τρέχοντα μοντέλα, δυσκολεύονται να κατανοήσουν πώς είναι δυνατή η εκτόξευση δύο πλανητών από το ίδιο πλανητικό σύστημα με κατάλληλο τρόπο ώστε να διατηρήσουν τον μεταξύ τους βαρυτικό δεσμό. Εναλλακτικά, εξετάζεται το ενδεχόμενο τα JuMBOs να σχηματίστηκαν μέσω του μηχανισμού δημιουργίας των αστέρων, και όχι των πλανητών, αν και οι μάζες τους, όπως αναφέρθηκε, δεν ξεπερνούν το όριο που θεωρείται απαραίτητο για να είναι δυνατή αυτή η διαδικασία, όπως την αντιλαμβανόμαστε σήμερα.
Οι ερευνητές, συζητώντας το επόμενο βήμα της μελέτης, τονίζουν ότι υπάρχει ανάγκη για περαιτέρω προσομοιώσεις και κατασκευή νέων μοντέλων, ώστε να γίνει κατανοητός ο τρόπος σχηματισμού ενός τόσο μεγάλου πληθυσμού ελεύθερων πλανητών και το πώς ένα σημαντικό ποσοστό αυτών αποτελεί πλέον πολλαπλά συστήματα.
