Η ανακάλυψη του πρώτου εξωηλιακού πλανήτη το 1995

Δρ. Αστέριος Παντοκράτορας, Καθηγητής της Πολυτεχνικής Σχολής Ξάνθης

e-mail:apantokr@civil.duth.gr

[Οι άνθρωποι έχουν άστρα, μα δεν είναι τα ίδια για όλους. Για εκείνους που ταξιδεύουν, τ’ άστρα είναι οδηγοί. Για άλλους είναι μόνο μικρά φωτάκια. Για τους σοφούς είναι προβλήματα. Για τον επιχειρηματία μου ήταν χρυσάφι. Όλα όμως αυτά τ’ αστέρια σωπαίνουν. ]

Antoine de Saint – Exupéry, “Ο Μικρός Πρίγκιπας’’

Η διεθνής αστρονομική ένωση ανακήρυξε το 2009 ως παγκόσμιο έτος αστρονομίας με κεντρικό θέμα «Το σύμπαν: δικό σας να το ανακαλύψετε». Με αφορμή την ανακήρυξη αυτή γράφτηκε αυτό το άρθρο. 

Μέχρι το 1543 η ανθρωπότητα πίστευε ότι η γη ήταν ακίνητη και αποτελούσε το κέντρο του σύμπαντος ενώ τα υπόλοιπα ουράνια σώματα περιστρέφονταν γύρω από αυτήν. Πρόκειται για την γεωκεντρική θεωρία που επικρατούσε από την αρχαιότητα. Το 1543 ο πολωνός αστρονόμος Νικόλαος Κοπέρνικος δημοσίευσε την εργασία «De Revolutionibus Orbium Coelestium Libri VI» (Έξι Βιβλία για τις Περιστροφές των Ουράνιων Σφαιρών) όπου ανέτρεψε πλήρως την γεωκεντρική θεωρία και υποστήριξε την άποψη ότι ο ήλιος και όχι η γη βρίσκεται στο κέντρο του σύμπαντος και ότι το σύμπαν ήταν πολύ μεγαλύτερο από ότι πίστευαν μέχρι τότε. Ο Κοπέρνικος πέθανε τον ίδιο χρόνο που δημοσιεύτηκε το έργο του και ο τάφος του ανακαλύφτηκε το 2005 στον καθεδρικό ναό του Frombork. Παρ’ ότι είχε καταλήξει στη θεωρία του πολύ νωρίτερα, δίσταζε να τη δημοσιεύσει, επειδή φοβόταν την αντίδραση της εκκλησίας. Σύμφωνα με την παράδοση είδε το πρώτο αντίτυπο του βιβλίου του λίγο πριν πεθάνει. Όπως είχε προβλέψει ο Κοπέρνικος η θεωρία του προκάλεσε θυελλώδεις αντιδράσεις από την εκκλησία και το βιβλίο εντάχθηκε στην κατηγορία των απαγορευμένων. Ήταν, όμως, αδύνατον να εμποδιστεί η κυκλοφορία του. Χάρη στην τυπογραφία, είχαν κυκλοφορήσει πάρα πολλά αντίτυπα, τα οποία βρίσκονταν ήδη στις βιβλιοθήκες των λογίων. Το βιβλίο του Κοπέρνικου ανέτρεψε ολοκληρωτικά την ελληνική αστρονομία και η έκδοσή του αποτελεί την απαρχή της λεγόμενης επιστημονικής επανάστασης. 

Σήμερα είναι παραδεκτό ότι το πλανητικό μας σύστημα αποτελείται από τον ήλιο και 8 πλανήτες κατά σειρά απόστασης από τον ήλιο: Eρμής, Aφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας, Kρόνος, Oυρανός και Ποσειδώνας. Οι έξι πρώτοι ήταν γνωστοί από την αρχαιότητα. Μέχρι το 1781 οι αστρονόμοι πίστευαν ότι αυτοί είναι οι μοναδικοί πλανήτες του ηλιακού συστήματος, αφού, αν υπήρχαν και άλλοι, κάποιος αστρονόμος θα τους είχε παρατηρήσει. Ο Ουίλιαμ Χέρσελ (1738-1822), γιος του διευθυντή της μπάντας των φρουρών του Αννόβερου, είχε εγκατασταθεί στο Μπαθ της Αγγλίας όπου έπαιζε εκκλησιαστικό όργανο. Επειδή τα οικονομικά του δεν τού επέτρεπαν να αγοράσει ένα καλό τηλεσκόπιο, άρχισε να κατασκευάζει μόνος του φακούς και κάτοπτρα και τα τηλεσκόπιά του ήταν από τα καλύτερα της εποχής. Ο Χέρσελ άρχισε να μελετά συστηματικά τον ουρανό και, στις 31 Μαρτίου του 1781, παρατήρησε ένα αντικείμενο που είχε εμφάνιση δίσκου και όχι φωτεινού σημείου. Αρχικά υπέθεσε ότι πρόκειται για κομήτη, αλλά το περίγραμμα του δίσκου ήταν σαφές, όπως των πλανητών, και όχι θολό, όπως των κομητών. Εξάλλου, όταν συγκεντρώθηκαν αρκετές παρατηρήσεις για να υπολογισθεί η τροχιά αυτού του σώματος, ο Χέρσελ διαπίστωσε ότι η τροχιά του ήταν σχεδόν κυκλική, όπως των πλανητών, και όχι επιμήκης, όπως των κομητών. Επίσης, ήταν σαφές ότι η τροχιά του σώματος βρισκόταν πολύ πιο έξω από εκείνη του Κρόνου. Η απόστασή του από τον Ήλιο ήταν διπλάσια από την απόσταση του Κρόνου και ένας κομήτης δεν θα ήταν ορατός από τόσο μεγάλη απόσταση. Όλα αυτά οδηγούσαν στο συμπέρασμα ότι επρόκειτο για έναν πλανήτη, τον έβδομο πλανήτη του ηλιακού συστήματος, ο οποίος, λόγω της μεγάλης του απόστασης, δεν ήταν τόσο λαμπρός όσο οι άλλοι. Πάντως, ο πλανήτης ήταν ορατός με γυμνό οφθαλμό, σαν ένα πολύ αμυδρό ουράνιο σώμα και είχε παρατηρηθεί αρκετές φορές από αστρονόμους, που, όμως, δεν είχαν σκεφθεί ποτέ ότι πρόκειται για πλανήτη. Στον νέο πλανήτη δόθηκε το όνομα Ουρανός, που ήταν πατέρας του Κρόνου στην ελληνική μυθολογία. Η ανακάλυψη του Ουρανού διπλασίασε το μέγεθος του ηλιακού συστήματος. Η μέση απόστασή του από τον ήλιο είναι 2.87 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα και ολοκληρώνει μια πλήρη περιφορά γύρω από τον ήλιο σε 84 χρόνια. 

Μετά την ανακάλυψη του πλανήτη Ουρανού, διαπιστώθηκε ότι η τροχιά του δεν ήταν αυτή που προβλεπόταν από τους νόμους του Νεύτωνα. Έτσι έγινε η πρόβλεψη ότι ένας άλλος πιο μακρινός πλανήτης θα έπρεπε να διαταράσσει την τροχιά του Ουρανού. Ο Τζον Άνταμς, όταν ήταν ακόμα φοιτητής στο Κέιμπριτζ, ενδιαφέρθηκε για την κίνηση του Ουρανού. Ύστερα από δυο χρόνια μελέτης, κατόρθωσε να περιγράψει την τροχιά του υποτιθέμενου πλανήτη και να προβλέψει σε ποιο σημείο του ουρανού θα μπορούσε να εντοπισθεί. Τα στοιχεία αυτά τα έδωσε στον διευθυντή του αστεροσκοπείου του Κέιμπριτζ στις 21 Οκτωβρίου 1845. Στη Γαλλία, ο Ουρμπέν Λεβεριέ (Urbain Leverrier), σε αντίθεση με τον Άνταμς, ήταν ήδη ένας καταξιωμένος αστρονόμος. Υπολόγισε και αυτός θεωρητικά και υπέδειξε την ακριβή θέση στην οποία έπρεπε να βρίσκεται ο άγνωστος πλανήτης. Στις 18 Σεπτεμβρίου 1846 έγραψε στον γερμανό αστρονόμο Γκάλλε (Johan Galle) του αστεροσκοπείου του Βερολίνου, δίνοντάς του οδηγίες για το σημείο στο οποίο έπρεπε να ψάξει τον νέο πλανήτη. Το γράμμα έφτασε στο Βερολίνο στις 28 Σεπτεμβρίου 1846 και τη νύχτα εκείνη, έξι μέρες πριν ο διευθυντής του αστεροσκοπείου του Κέιμπριτζ ανακαλύψει το νέο πλανήτη, ο Γκάλλε ύστερα από έρευνα μισής ώρας, τον ανακάλυψε πρώτος. Μια αγγλο-γαλλική διαφωνία ανέκυψε για το ποιος από τους δύο, ο Άνταμς ή ο Λεβεριέ, έπρεπε να δώσει το όνομά του στον νέο πλανήτη. Σήμερα έχει αναγνωριστεί και στους δύο η ανακάλυψη του Ποσειδώνα. Η ακτίνα της τροχιάς του γύρω από τον ήλιο είναι 4.5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα και η περίοδος περιφοράς του γύρω από τον ήλιο είναι 165 χρόνια. Έτσι ολοκληρώθηκε το 1846 η βασική μορφή του πλανητικού μας συστήματος όπως το γνωρίζουμε σήμερα. 

Στη συνέχεια οι έρευνες στράφηκαν προς την ανακάλυψη πλανητών έξω από το ηλιακό μας σύστημα και για μεγάλο χρονικό διάστημα οι έρευνες ήταν άκαρπες. Όταν στη δεκαετία του 1980 ο αστρονόμος Καρλ Σαγκάν υποστήριζε δημόσια τέτοιες υποθέσεις, οι συνάδελφοί του τον περιγελούσαν, τονίζοντας ότι μέχρι εκείνη τη στιγμή δεν είχε βρεθεί κανένας πλανήτης έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Ωστόσο το 1995 συνέβη ένα συνταρακτικό γεγονός. Ο Ντιντιέ Κελόζ (Didier Queloz) ήταν υποψήφιος διδάκτωρ στο πανεπιστήμιο της Γενεύης με επιβλέποντα τον καθηγητή Μισέλ Μαγιόρ (Michel Mayor). Κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης του στο αντικείμενο της διατριβής ανέλυε συστηματικά τα δεδομένα του άστρου 51 του Πηγάσου. Κατά την ανάλυση των δεδομένων παρατήρησε μια παράξενη ρυθμική ταλάντωση και ενημέρωσε αμέσως τον Μαγιόρ. Μετά από προσεκτική ανάλυση των δεδομένων κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η ταλάντωση οφείλεται στην ασθενή βαρυτική δύναμη που ασκεί κάποιος πλανήτης στο άστρο. Στη συνέχεια, αναλύοντας τη μορφή αυτής της ταλάντωσης με ηλεκτρονικό υπολογιστή, υπολογίστηκε η μάζα και η τροχιά του πλανήτη χωρίς βεβαίως να τον έχουν δει. Η ανακάλυψη αυτή δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature και μετά την δημοσίευση η ύπαρξη του πλανήτη επιβεβαιώθηκε από άλλους ερευνητές που εργάζονται σε πανεπιστήμια των ΗΠΑ. Ο πλανήτης έχει μάζα ίση με το μισό της μάζας του Δία και περιφέρεται γύρω από το αστέρι σε 4 ημέρες. 

Ο Ντιντιέ Κελόζ γεννήθηκε το 1966. Ζει στη Γενεύη και έχει αναδειχτεί σε κορυφαίο αστρονόμο στο πεδίο της ανακάλυψης νέων πλανητών έξω από το ηλιακό μας σύστημα. 

Ο Μισέλ Μαγιόρ γεννήθηκε στο το 1942. Σπούδασε φυσική στο πανεπιστήμιο της Λωζάνης και πήρε διδακτορικό δίπλωμα στην αστρονομία το 1971. Εργάστηκε στα αστεροσκοπεία του στο Κέιμπριτζ, της Χιλής και της Χαβάης. Σήμερα είναι καθηγητής αστρονομίας στο πανεπιστήμιο της Γενεύης. Μετά την ανακάλυψη του πρώτου εξωπλανήτη η ερευνητική του ομάδα έχει αφοσιωθεί στην ανακάλυψη και άλλων πλανητών. Το 1998 τιμήθηκε με το βραβείο Marcel Benoist, το 2000 με το βραβείο Balzan, το 2004 με το βραβείο Albert Einstein και το 2007 με το βραβείο Shaw. Το 2003 η ερευνητική του ομάδα κατασκεύασε μια νέα συσκευή ανίχνευσης πλανητών (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher). 

Η ανακάλυψη του πρώτου εξωπλανήτη αποτέλεσε σταθμό στην αστρονομία. Εκατοντάδες ερευνητές της αστρονομίας στράφηκαν στην αναζήτηση νέων πλανητών με αποτέλεσμα να έχουν ανακαλυφτεί μέχρι το 2008 περίπου 300 πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα μερικοί από τους οποίους μοιάζουν με τη γη. Έτσι αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες για την ανακάλυψη ζωής εκτός από τη γη.