Στην αρχή της εποχής των εξωπλανητών, οι στόχοι της αστρονομίας ήταν σχετικά απλοί. Ο πρώτος ήταν η ανακάλυψη όσο το δυνατόν περισσότερων πλανητών εκτός Ηλιακού Συστήματος, ώστε να διαμορφωθεί μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για τον πληθυσμό τους. Ο δεύτερος ήταν να διαπιστωθεί αν κάποιοι από αυτούς βρίσκονται εντός της κατοικήσιμης ζώνης των άστρων τους.
Ο αρχικός ορισμός της κατοικήσιμης ζώνης ήταν αναγκαστικά απλός: κάθε πλανήτης που βρισκόταν στη σωστή απόσταση από το άστρο του ώστε να μπορεί να διατηρεί υγρό νερό στην επιφάνειά του θεωρούνταν δυνητικά κατοικήσιμος.
Αισιόδοξη και συντηρητική κατοικήσιμη ζώνη
Καθώς οι ανακαλύψεις πλήθαιναν, ο ορισμός της κατοικησιμότητας άρχισε να αποκτά περισσότερες αποχρώσεις. Οι επιστήμονες μιλούν πλέον για μια αισιόδοξη και μια συντηρητική κατοικήσιμη ζώνη. Η αισιόδοξη ζώνη είναι ευρύτερη και λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως η γεωθερμική θέρμανση, που μπορεί να επεκτείνει το εξωτερικό της όριο, αλλά και ιδιότητες όπως η περιστροφή του πλανήτη, οι οποίες ενδέχεται να αποτρέπουν ακραίες συνθήκες θερμοκηπίου κοντά στο άστρο.
Η συντηρητική ζώνη, αντίθετα, είναι πιο περιορισμένη: το εσωτερικό της όριο καθορίζεται από το σημείο όπου ξεκινά ένα ανεξέλεγκτο φαινόμενο θερμοκηπίου, ενώ το εξωτερικό της όριο σχετίζεται με τη συμπύκνωση του CO₂, η οποία θα μπορούσε να στερήσει από τον πλανήτη τη θερμότητα που απαιτείται για υγρό νερό.
Η έννοια της εύκρατης ζώνης
Νέα έρευνα που υποβλήθηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society προσθέτει ακόμη περισσότερη λεπτομέρεια, εισάγοντας την έννοια της εύκρατης ζώνης.
Η μελέτη τιτλοφορείται «Two temperate Earth- and Neptune-sized planets orbiting fully convective M dwarfs» και συνυπογράφεται από τη Madison Scott του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ και τη Georgina Dransfield του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης.
Όπως γράφουν οι συγγραφείς, «καθώς η ποικιλία των εξωπλανητών συνεχίζει να αυξάνεται, είναι σημαντικό να επανεξετάζονται οι παραδοχές σχετικά με την κατοικησιμότητα και οι κλασικοί ορισμοί της HZ».
Ορισμός και όρια της εύκρατης ζώνης
Ο όρος εύκρατος είχε χρησιμοποιηθεί και στο παρελθόν για ορισμένους εξωπλανήτες, χωρίς όμως σαφή και κοινά αποδεκτό ορισμό. Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές προτείνουν έναν διευρυμένο ορισμό, ορίζοντας την εύκρατη ζώνη ως το εύρος ροής ακτινοβολίας 0.1 < 𝑆/S⊕ < 5. Αυτό αντιστοιχεί σε επίπεδα ακτινοβολίας μεταξύ περίπου 136 και 6805 W/m², σε σύγκριση με τη ηλιακή σταθερά της Γης που είναι περίπου 1361 W/m².
Η εύκρατη ζώνη είναι σκόπιμα πιο ευρεία από τη συντηρητική κατοικήσιμη ζώνη, καθώς δεν περιορίζεται αποκλειστικά στη δυνατότητα ύπαρξης υγρού νερού, αλλά περιλαμβάνει πλανήτες που δέχονται μέτρια επίπεδα ακτινοβολίας.
Η σημασία των ερυθρών νάνων και το πρόγραμμα TEMPOS
Η μελέτη λειτουργεί επίσης ως εισαγωγή στο πρόγραμμα TEMPOS (Temperate M Dwarf Planets With SPECULOOS). Το SPECULOOS, δηλαδή το Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars, στοχεύει στην ανακάλυψη πλανητών παρόμοιων με τη Γη γύρω από μικρά και αμυδρά άστρα. Οι ερυθροί νάνοι είναι ιδιαίτερα σημαντικοί, επειδή οι εύκρατοι εξωπλανήτες που τους περιβάλλουν έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να διέρχονται μπροστά από το άστρο τους, γεγονός που τους καθιστά ευκολότερους στην ανίχνευση με τη μέθοδο των διελεύσεων.
Δύο νέοι εύκρατοι εξωπλανήτες
Όπως αναφέρει ο τίτλος της μελέτης, περιγράφονται δύο νέοι εύκρατοι εξωπλανήτες: οι TOI-6716 b και TOI-7384 b. Ο TOI-6716 b είναι ένας πλανήτης περίπου στο μέγεθος της Γης, με ακτίνα από 0,91 έως 1,05 φορές αυτή της Γης και θεωρείται κατά πάσα πιθανότητα βραχώδης. Ο TOI-7384 b είναι ένας πλανήτης με ακτίνα 3,35 έως 3,77 φορές της Γης, ο οποίος ενδέχεται να διαθέτει βραχώδη πυρήνα και παχύ περίβλημα υδρογόνου και ηλίου.
Προοπτικές για μελλοντικές παρατηρήσεις
Αν και κανένας από τους δύο πλανήτες δεν βρίσκεται ούτε καν εντός της αισιόδοξης κατοικήσιμης ζώνης των άστρων τους, καταλαμβάνουν μια σπάνια περιοχή του παραμετρικού χώρου των εύκρατων πλανητών. Αυτό τους καθιστά ιδιαίτερα ενδιαφέροντες για μελλοντικές μελέτες, καθώς οι ορισμοί της εξωπλανητικής κατοικησιμότητας συνεχίζουν να διευρύνονται. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι ο TOI-6716 b, με δείκτη Transmission Spectroscopy Metric παρόμοιο με εκείνον των πλανητών του TRAPPIST-1, θα μπορούσε να αποτελέσει καλό στόχο για το JWST, εφόσον έχει διατηρήσει ατμόσφαιρα. Αντίστοιχα, το μέγεθος και η εκτιμώμενη μάζα του TOI-7384 b τον καθιστούν ελκυστικό στόχο για ατμοσφαιρική χαρακτηριστική μελέτη με το JWST και μελλοντικές εγκαταστάσεις.
Συμπεράσματα για την επόμενη δεκαετία
«Μαζί, αυτές οι ανακαλύψεις δείχνουν τη δύναμη του συνδυασμού των δεδομένων του TESS με συντονισμένες επίγειες παρατηρήσεις, για τη δημιουργία ενός καταλόγου εύκρατων πλανητών γύρω από πλήρως συναγωγικούς ερυθρούς νάνους, με στόχο τις ατμοσφαιρικές μελέτες της επόμενης δεκαετίας», καταλήγουν οι ερευνητές.
