Στις μέρες μας είναι αρκετά συνηθισμένη η αναζήτηση πλανητών γύρω από μακρινά αστέρια. Στην αναζήτηση αυτή προσπαθούμε στην ουσία να καταλάβουμε πώς σχηματίζονται πλανητικά συστήματα, τι ποικιλία συνθηκών επικρατεί στα διάφορα περιβάλλοντα που απαντώνται στο Σύμπαν και αν υπάρχουν πλανήτες που να μοιάζουν με τη Γη μας και να φιλοξενούν ζωή. Αν και γνωρίζουμε πολύ περισσότερα για το δικό μας ηλιακό σύστημα από ό,τι για άλλα πλανητικά συστήματα, εξίσου μεγάλη σημασία έχει και η αναζήτηση νέων πλανητών στη γειτονιά μας. Εύλογα, βέβαια, προκύπτει το ερώτημα, πώς είναι δυνατόν να μη γνωρίζουμε αν υπάρχουν πλανήτες πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα, ενώ είμαστε σε θέση να εντοπίζουμε πλανήτες γύρω από άλλα αστέρια.
Η απάντηση είναι σχετικά απλή. Τα αντικείμενα του ηλιακού συστήματος δεν έχουν το δικό τους φως αλλά αντανακλούν το φως του Ήλιου. Ανάλογα με τη λευκάγειά τους, δηλαδή το ποσοστό του φωτός που ανακλούν, αλλάζει και η φαινόμενη λαμπρότητά τους, κάτι το οποίο εξαρτάται από τη σύσταση της επιφάνειας και της ατμόσφαιράς τους. Καθοριστικός, όμως, παράγοντας είναι και η απόσταση από τον Ήλιο. Καθώς απομακρυνόμαστε από αυτόν, το φως του γίνεται πολύ αμυδρό, με αποτέλεσμα τα παγωμένα και αμυδρά αντικείμενα που βρίσκονται στις εσχατιές του ηλιακού μας συστήματος να μην φωτίζονται επαρκώς. Επομένως είναι δύσκολα ανιχνεύσιμα ακόμα και από τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια. Αυτός είναι άλλωστε και ο λόγος που ακόμα και για τους πλανήτες Ουρανό και Ποσειδώνα έχουμε πολύ περιορισμένες εικόνες, σε σχέση με τον Δία και τον Κρόνο, οι οποίοι μελετήθηκαν και μελετώνται πολύ διεξοδικά από εξειδικευμένες διαστημικές αποστολές.
Επομένως παραμένει ανοιχτό το ερώτημα αν υπάρχει κάποιο άλλο μεγάλης μάζας ουράνιο σώμα, το οποίο να περιφέρεται σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον Ήλιο. Αν η απάντηση είναι θετική τότε ένα επόμενο ερώτημα αφορά στην προέλευση αυτού του αντικειμένου, αν δημιουργήθηκε, δηλαδή, μαζί με τα υπόλοιπα αντικείμενα του συστήματος ή αν προέρχεται από το μεσοαστρικό διάστημα και απλώς συνελήφθη από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου.
Τέτοιοι περιπλανώμενοι πλανήτες συχνά ξεφεύγουν από τα πλανητικά τους συστήματα, είτε λόγω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ αστέρων ή κατά τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας των πλανητικών συστημάτων, προτού τα πλανητικά συστήματα καταλήξουν τελικά στις ευσταθείς τους μορφές, όπως αυτή που έχει το ηλιακό μας σύστημα σήμερα. Και στις δυο περιπτώσεις οι βαρυτικές δυνάμεις μπορούν να εκσφενδονίσουν προς διάφορες κατευθύνσεις τα συντρίμμια που σχηματίζονται από τα αρχέγονα αστρικά νέφη, με αποτέλεσμα κάποιοι πλανήτες να ξεφεύγουν από τη βαρυτική έλξη του μητρικού τους άστρου και να περιπλανώνται στο διάστημα.
Η ανακάλυψη νέων πλανητών στο ηλιακό σύστημα
Για τους λόγους που εξηγήθηκαν παραπάνω, από την αρχαιότητα και πριν την εφεύρεση του τηλεσκοπίου ήταν γνωστοί μόνο οι πλανήτες μέχρι και τον Κρόνο, καθώς μόνο τα ουράνια αυτά σώματα είναι αρκετά λαμπρά ώστε να μπορούν να εντοπιστούν με το μάτι. Η κίνησή τους πάνω στην ουράνια σφαίρα μπορεί να γίνει εύκολα αντιληπτή σε βάθος μερικών ετών καθώς τα σχετικά λαμπρά αυτά αντικείμενα αλλάζουν θέση σε σχέση με τους απλανείς αστέρες, μια ιδιότητα στην οποία οφείλεται, άλλωστε, και το όνομά τους. Σήμερα γνωρίζουμε ότι αυτή η μετακίνηση οφείλεται στην περιφορά τους γύρω από τον Ήλιο.
Με την εδραίωση της θεωρίας της βαρύτητας του Νεύτωνα και της μηχανικής στις δεκαετίες που ακολούθησαν έγινε δυνατή η μελέτη των κινήσεων των ουράνιων σωμάτων σε ένα πλαίσιο που συνδύαζε τις θεωρητικές προβλέψεις με τις τεχνικές της παρατηρησιακής αστρονομίας. Το ηλιακό σύστημα αποτελούσε ένα εξαιρετικό ουράνιο πείραμα σε εξέλιξη, που επέτρεπε την εφαρμογή των νόμων και της μεθοδολογίας της θεωρητικής μηχανικής και την αντιπαραβολή τους με τις παρατηρήσεις των αστρονόμων.
Γλαφυρά παραδείγματα αυτού του συνδυασμού είναι οι ανακαλύψεις των δυο πλανητών μετά τον Κρόνο, που ανέδειξαν τη σημασία τόσο της κατασκευής ολοένα ισχυρότερων τηλεσκοπίων όσο και της ενδελεχούς μελέτης των τροχιών με μεγάλη μαθηματική ακρίβεια. Πιο συγκεκριμένα, τον Μάρτιο του 1781 βρέθηκε στο οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου του Βρετανού αστρονόμου Ουίλιαμ Χέρσελ ένα παράξενο «νεφελώδες» αντικείμενο. Οι υπολογισμοί της τροχιάς του νέου αυτού αντικειμένου, που ακολούθησαν τις παρατηρήσεις, οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι πρόκειται για έναν νέο πλανήτη, τον πρώτο μετά από αιώνες, ο οποίος ονομάστηκε Ουρανός. Η περαιτέρω μελέτη της τροχιάς του νέου πλανήτη, κατά τις δεκαετίες που ακολούθησαν, οδήγησε αρχικά τον Αλέξις Μπουβάρντ και στη συνέχεια τους Τζον Κόουτς Άνταμς και Ουρμπέν Λε Βεριέ στην υπόθεση ότι ακόμη ένας πλανήτης πρέπει να επιδρά με τη βαρύτητά του στην κίνηση του Ουρανού. Οι δύο τελευταίοι μάλιστα υπολόγισαν και τα χαρακτηριστικά του νέου αυτού πλανήτη και αναζήτησαν το πιθανό νέο μέλος στους αστρονομικούς καταλόγους του αστεροσκοπείου του Βερολίνου. Τον Αύγουστο του 1846 τελικά ο Γιόχαν Γκάλε ανακάλυψε τον πλανήτη, σαν μια μικρή φωτεινή κουκίδα ανάμεσα στα άστρα του οπτικού πεδίου με τις συντεταγμένες που είχαν προβλεφθεί. Παρατηρούμε, λοιπόν, δυο αντίστροφες πορείες στην ανακάλυψη του Ουρανού και του Ποσειδώνα, με τον πρώτο να εντοπίζεται σε παρατηρήσεις και η θέση του να ερμηνεύεται με τη βοήθεια της μηχανικής και τον Ποσειδώνα να προβλέπεται θεωρητικά και τελικά να εντοπίζεται. Η δεύτερη περίπτωση έρχεται σε αντίθεση με την εικόνα που έχουμε διαισθητικά περί ανακάλυψης, ωστόσο οι ιστορικοί προτείνουν να χρεωθεί την ανακάλυψη αυτός που κατάφερε να κινητοποιήσει την περαιτέρω αναζήτησή του από την επιστημονική κοινότητα, δηλαδή ο Λε Βεριέ.
Πάντως, η ιστορία επαναλήφθηκε μερικές δεκαετίες αργότερα οδηγώντας στην ανακάλυψη του Πλούτωνα. Και πάλι οι μικρές αποκλίσεις της τροχιάς του Ποσειδώνα από την θεωρητικά προβλεπόμενη θεωρήθηκε ότι υποδείκνυαν την ύπαρξη ενός ακόμα ένατου πλανήτη, ο οποίος εντοπίστηκε τελικά από τον νεαρό Κλάιντ Τόμποχ και ο Πλούτωνας έγινε το νέο μέλος της οικογένειας των πλανητών. Βέβαια οι μελέτες που ακολούθησαν έδειξαν ότι ο Πλούτωνας ειναι πολύ μικρότερος και δεν θα μπορούσε να έχει προκαλέσει τις παρατηρούμενες αποκλίσεις. Τελικά, φαίνεται ότι ο Πλούτωνας είναι μέλος μιας νέας κατηγορίας αντικειμένων, αυτής των νάνων πλανητών, τα περισσότερα από τα οποία απαντώνται σε εκείνες τις απομακρυσμένες περιοχές του ηλιακού συστήματος. Μάλιστα κάποια από αυτά τα αντικείμενα παρουσιάζουν, αντίστοιχα με τον Πλούτωνα, πολύ έκκεντρες τροχιές, δηλαδή πλησιάζουν και απομακρύνονται πολύ από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια μιας περιφοράς τους.
Έχουμε ενδείξεις για την ύπαρξη ακόμη ενός μεγάλου πλανήτη;
Η ανακάλυψη αντικειμένων παρόμοιων με τον Πλούτωνα αλλά με πιο «εξωτικές» τροχιές πυροδότησαν εκ νέου την άποψη περί ύπαρξης ενός ακόμα μεγάλου πλανήτη σε μεγάλη απόσταση από τον Ήλιο. Το βασικό επιχείρημα έγκειται στο ότι για να υπάρχουν νάνοι πλανήτες με τέτοιες τροχιές, θα πρέπει να έχουν υποστεί την επίδραση ενός μεγάλου σώματος στις εξώτερες περιοχές του ηλιακού συστήματος. Παρόλα αυτά οι παρατηρήσεις που έχουν γίνει τα τελευταία χρόνια δεν έχουν επιβεβαιώσει την ύπαρξη ενός ακόμα πλανήτη. Είναι, μάλιστα, πολύ πιθανό οι θεωρητικές προβλέψεις να είναι εσφαλμένες καθώς στηρίζονται σε ελλιπή στοιχεία. Τα λιγοστά αντικείμενα που έχουν εντοπιστεί πέρα από τον Ποσειδώνα ενδέχεται να μην είναι αντιπροσωπευτικά του πληθυσμού όλων των σκοτεινών μικρής μάζας σωμάτων που περιστοιχίζουν το ηλιακό σύστημα. Με άλλα λόγια, παρατηρούμε τα αντικείμενα με τις πιο περίεργες τροχιές διότι αυτά είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε ευκολότερα με τα όργανά μας.
Ωστόσο η μελέτη των πιο απομακρυσμένων περιοχών του ηλιακού συστήματος παραμένει σημαντική και πολλοί επιστήμονες συνεχίζουν την αναζήτηση ενός μεγάλου πλανήτη εκεί, και πιο συγκεκριμένα στο νέφος του Όορτ. Το νέφος του Όορτ πιστεύεται ότι είναι μια τεράστια άλως γύρω από το ηλιακό σύστημα, η οποία αποτελείται από ένα μεγάλο αριθμό παγωμένων αντικειμένων και εκτείνεται εκατοντάδες δισεκατομμύρια με τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον Ήλιο. Η ύπαρξή του υποστηρίχτηκε θεωρητικά κατά τη δεκαετία του 1950 από τον Ολλανδό αστρονόμο Γιαν Όορτ. Μελετώντας της δυναμική εξέλιξη του πρώιμου ηλιακού συστήματος, μια διεθνής ομάδα ερευνητών βρήκαν ότι είναι πιθανό να υπάρχουν αντικείμενα στο μέγεθος πλανητών «παγιδευμένα» στο νέφος του Όορτ.
Στις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του ηλιακού συστήματος, πριν αυτό φτάσει στην ευσταθή κατάσταση που βρίσκεται σήμερα, είναι πιθανό πολλά από τα συντρίμμια που θα δημιουργούσαν πλανήτες να έχουν εξοβελιστεί στις μακρινές περιοχές του συστήματος ή να έχουν διαφύγει εντελώς από την έλξη του Ήλιου. Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι υπάρχει μια πιθανότητα της τάξης του 0.5% ένας τέτοιος πλανήτης να υπάρχει στο νέφος του Όορτ. Ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι πιο πιθανό (7%) ένας πλανήτης με μέγεθος της τάξης του Ποσειδώνα, και προέλευση από άλλο πλανητικό σύστημα, να έχει «συλληφθεί» από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου και να βρίσκεται στο νέφος του Όορτ. Φυσικά, οι πιθανότητες που υπολογίζονται είναι συντριπτικά υπέρ του ενδεχομένου να μην υπάρχει κάποιος μεγάλος πλανήτης στο νέφος του Όορτ, παρόλο που η επιβεβαίωση του ενδεχομένου αυτού είναι ανέφικτη για την ώρα, λόγω των τεράστιων αποστάσεων στις οποίες βρίσκοντα τα σκοτεινά αυτά αντικείμενα.
Πηγές
