Astronomija turi vieną negailestingą taisyklę: kai visata pateikia ką nors, kas netelpa į jau egzistuojančias kategorijas, mokslininkai neišsigalvoja naujo termino iš karto – jie ginčijasi. Kartais metų metus. Naujausias atvejis, apie kurį šiuo metu kalba visas astronomijos pasaulis, yra būtent toks – objektas, esantis maždaug 73 šviesmečių atstumu nuo Žemės, kuris tiesiog atsisako pasiduoti bet kokiam patogiam apibrėžimui.
Kas iš tikrųjų buvo atrasta
Žvaigždžių sistemoje, pavadintoje CD-35 2722, astronomai, naudodami Europos pietų observatorijos (ESO) Labai didelį teleskopą (VLT) Čilėje, aptiko objektą, kurio masė panaši į Jupiterio. Pats faktas, kad tokio dydžio kūnas apskritai egzistuoja, nebūtų sensacija – per pastaruosius tris dešimtmečius astronomai jau patvirtino daugiau nei 6000 egzoplanetų, tai yra planetų už mūsų Saulės sistemos ribų. Bet šis objektas nesuka aplink žvaigždę, kaip planeta. Jis sukasi aplink rudąjį nykštuką – objektą, kartais vadinamą „nepavykusia žvaigžde”, nes jo masė per maža, kad prasidėtų branduolių sintezės reakcija, būdinga tikrai žvaigždei. O tas rudasis nykštukas savo ruožtu sukasi aplink pačią sistemos žvaigždę.
Kitaip tariant, tai trijų lygių hierarchija: žvaigždė, aplink kurią sukasi rudasis nykštukas, o aplink patį rudąjį nykštuką sukasi šis mįslingas, Jupiterio dydžio objektas. Astrofizikė Alice Zurlo, viena iš tyrimą atlikusios komandos narių, situaciją apibūdino gana taikliai – mūsų Saulės sistemoje riba tarp planetų ir Saulės aiški, todėl apibrėžti, kas yra mėnulis, paprasta. Šioje sistemoje, kur susilieja žvaigždžių, planetų ir mėnulių ribos, viskas tampa gerokai sudėtingiau apibūdinti.
Kodėl tai svarbu – trumpa egzomėnulių medžioklės istorija
Norint suprasti, kodėl šis atradimas sukėlė tokį triukšmą, verta žinoti kontekstą. Nuo pat pirmųjų egzoplanetų atradimo 1992 metais astronomai intensyviai ieško ir egzomėnulių – natūralių palydovų, sukančių aplink planetas kitose žvaigždžių sistemose. Teoriškai jų turėtų būti gausu, panašiai kaip mūsų Saulės sistemoje, kur vien aplink dujinius milžinus sukasi dešimtys mėnulių. Praktiškai per daugiau nei tris dešimtmečius intensyvios paieškos nė vienas kandidatas į egzomėnulio statusą nebuvo galutinai, be jokių abejonių patvirtintas. Signalas, kurį reikia užfiksuoti, tiesiog per silpnas esamų instrumentų galimybėms, palyginti su pačios planetos ar žvaigždės signalu.
Šis naujas objektas, jei jo statusas pasitvirtins, gali tapti pirmuoju patikimai aptiktu egzomėnuliu apskritai – nors, kaip netrukus paaiškės, net ir pats terminas „mėnulis” jam tinka tik su dideliu išlygų kiekiu.
Kaip jį iš viso pavyko rasti
Metodas, kurį naudojo tyrėjai, elegantiškas savo paprastumu, bet reikalaujantis itin tikslių instrumentų. Užuot tiesiogiai fotografavę patį objektą – kas praktiškai neįmanoma tokiu atstumu ir tokio dydžio kūnui – mokslininkai stebėjo mažyčius rudojo nykštuko svyravimus, „drebėjimą”, kurį sukelia aplink jį besisukančio objekto gravitacinė trauka. Tai panašus principas, kaip nustatant egzoplanetas pagal jų priimančios žvaigždės judesio svyravimus, tik čia viskas persikelia vienu lygiu žemiau – ieškoma ne žvaigždės, o pačios „nepavykusios žvaigždės” svyravimų.
Kodėl mokslininkai negali tiesiog pavadinti jo mėnuliu
Čia ir prasideda terminologinė galvosūkis. Formaliai objektas atrodo kaip idealus kandidatas į „trečiąjį ratą” hierarchijoje – jis nesisuka tiesiogiai aplink žvaigždę, kaip planeta, bet sukasi aplink kažką, kas sukasi aplink žvaigždę, taigi turėtų būti mėnulis. Bet realybė kur kas sudėtingesnė. Tyrimo autorius Kevinas Hoy pažymėjo, kad objektas akivaizdžiai pakankamai masyvus, kad būtų laikomas planeta, tačiau jis nesisuka aplink žvaigždę, nors sukasi aplink objektą, kuris sukasi aplink žvaigždę. Būtent dėl šios „trečio rato” pozicijos sistemoje kyla noras vadinti jį mėnuliu, nors jis visiškai nepanašus į mažus, uolėtus mėnulius, kuriuos matome mūsų pačių Saulės sistemoje.
Skirtumas nuo įprastų mėnulių fundamentalus: mūsų Saulės sistemos mėnuliai, tokie kaip Žemės Mėnulis ar Jupiterio palydovai, yra kietas, uolėtas ar ledinis kūnas, gerokai mažesnis už planetą, kurią jis lydi. Šis naujasis objektas – masyvus, dujinis kūnas, savo mase artimas pačiam Jupiteriui, tik sukasi aplink dar masyvesnį kompanioną – rudąjį nykštuką, kelis kartus sunkesnį už Jupiterį. Tai visiškai kitokia proporcija ir visiškai kitokia fizinė prigimtis, nei įprasta mėnuliams, todėl standartinis terminas tiesiog netinka.
Naujas žodis moksliniam žodynui
Kol tikslesnis apibrėžimas nenusistovėjo, tyrėjų komanda nusprendė naudoti laikiną terminą – „exosatellite”, lietuviškai galima būtų versti kaip „egzopalydovas” arba tiesiog „egzosatelitas”. Terminas sąmoningai platesnis nei „egzomėnulis” – jis neužsimena apie tai, kad objektas turėtų būti mažas ar uolėtas, o tiesiog apibūdina jo orbitinę padėtį sistemoje, neįsipareigojant jokiai konkrečiai fizinei klasifikacijai.
Alice Zurlo šį atradimą apibūdino kaip proveržį – pirmąjį patikimą egzosatelito aptikimą, nepaisant viso egzotiškumo, kurį sistema demonstruoja. Tokie momentai moksle pasitaiko retai: kai atradimas ne tiek patvirtina esamą teoriją, kiek priverčia iš naujo permąstyti pačias kategorijas, kuriomis mokslininkai naudojasi apibūdindami visatą.
Kodėl klasifikacijos klausimas – ne vien žodžių žaismas
Skeptikas galėtų paklausti – ar apskritai svarbu, kaip pavadinsime objektą, jei jau žinome jo masę, orbitą ir sudėtį? Atsakymas – taip, svarbu, ir tai ne vien akademinis kaprizas. Astronomijos klasifikacijos sistemos egzistuoja ne tam, kad būtų gražios – jos padeda mokslininkams grupuoti panašius objektus, formuluoti bendras teorijas apie jų susiformavimą ir raidą, bei palyginti skirtingas sistemas tarpusavyje. Kai objektas atsisako paklusti esamoms kategorijoms, tai reiškia, kad pati mūsų teorinė sistema, kaip planetos, mėnuliai ir žvaigždės formuojasi, turi spragų, kurių anksčiau nepastebėjome.
Panaši situacija istoriškai jau yra nutikusi su Plutonu, kurio statusas – planeta ar nykštukinė planeta – sukėlė vieną garsiausių viešų mokslinių ginčų pastaraisiais dešimtmečiais. Skirtumas tas, kad Plutono atveju ginčijamasi buvo dėl dydžio ir orbitos savybių ribos, o šiuo atveju ginčijamasi dėl viso trijų kategorijų – planetos, mėnulio ir žvaigždės – tarpusavio santykio pačiuose pamatuose.
Ką tai reiškia ateities tyrimams
Zurlo pažymėjo, kad egzomėnulių, ar egzosatelitų, aptikimas kitose sistemose padės suprasti, kaip dažnai jie apskritai pasitaiko visatoje, kokiais būdais formuojasi ir kiek jie panašūs vieni į kitus. Kol kas ši sritis lieka viena mažiausiai ištirtų egzoplanetų mokslo dalių – ne todėl, kad tokių objektų nėra, o todėl, kad esami instrumentai vos pasiekia ribą, reikalingą juos aptikti.
Mokslininkai tikisi, kad artimiausiu metu paleidžiami ir planuojami galingesni teleskopai – tiek žemės paviršiuje esantys, tiek kosminiai – leis rasti daugiau panašių objektų, o su didesne statistine imtimi taps įmanoma sukurti tikslesnę, labiau pagrįstą klasifikacijos sistemą, o ne tiesiog laikinus terminus, sugalvotus vienam konkrečiam, ypač keistam atvejui.
Kaip veikia rudieji nykštukai – trumpas ekskursas
Norint iki galo suprasti šio atradimo keistumą, verta trumpai stabtelėti prie paties rudojo nykštuko sąvokos, nes ji dažnai lieka nepaaiškinta populiariuose pranešimuose. Rudieji nykštukai – tai kūnai, susiformavę panašiu būdu kaip žvaigždės, iš dujų ir dulkių debesies, bet neįgiję pakankamai masės, kad jų šerdyje prasidėtų vandenilio branduolių sintezė – procesas, kuris ir paverčia įprastą dujų kamuolį tikra, šviečiančia žvaigžde. Rudieji nykštukai užima savotišką tarpinę nišą tarp didžiausių dujinių planetų, tokių kaip Jupiteris, ir mažiausių žvaigždžių – jų masė paprastai svyruoja nuo maždaug 13 iki 80 Jupiterio masių.
Būtent ši rudojo nykštuko tarpinė prigimtis ir sukuria didžiąją dalį klasifikacinės sumaišties šioje sistemoje. Jei rudasis nykštukas jau pats savaime yra kažkas tarp planetos ir žvaigždės, tai objektas, sukantis aplink jį, automatiškai patenka į dar neapibrėžtą teritoriją – nei tikra planeta įprasta prasme (nes nesisuka aplink žvaigždę), nei tikras mėnulis (nes per didelis ir dujinis, o ne uolėtas).
Kodėl ši sistema apskritai vadinama „super weird”
Pati CD-35 2722 sistema mokslinėje literatūroje ir žiniasklaidoje jau spėjo užsitarnauti „super keistos” reputaciją dar prieš šį naujausią atradimą. Sistemą sudaro maža žvaigždė, aplink kurią sukasi rudasis nykštukas – pati tokia konfigūracija, kai rudasis nykštukas turi savo, tvarkingą orbitą aplink žvaigždę, o ne tiesiog laisvai klaidžioja tarpžvaigždinėje erdvėje, kaip kai kurie kiti žinomi rudieji nykštukai, jau savaime palyginti reta. Pridėjus dar vieną, trečią lygį – masyvų objektą, sukantį aplink patį rudąjį nykštuką – gaunama unikali, kiek žinoma, vienintelė tokios struktūros sistema, aptikta iki šiol.
Tokie sistemos ypatumai turi tiesioginę praktinę reikšmę: kiekvienas naujas panašios konfigūracijos atradimas leidžia astrofizikams tikslinti modelius, aiškinančius, kaip apskritai susiformuoja tokios daugiapakopės sistemos ir kokie fiziniai apribojimai lemia, kad kai kurios konfigūracijos pasitaiko dažniau, o kitos – itin retai arba visai neaptinkamos.
Ką pasakytų skeptikas apie patį atradimo metodą
Verta paminėti ir sąžiningą atsargumo dozę, kurios internetiniai antraštės retai laikosi. Netiesioginis aptikimo metodas – svyravimų stebėjimas, o ne tiesioginė fotografija – reiškia, kad pats objekto egzistavimas, kad ir kaip įtikinamai atrodo dabartiniai duomenys, techniškai lieka „plausible detection”, tai yra tikėtinas, bet ne absoliučiai, šimtaprocentiniu tikrumu patvirtintas aptikimas. Astronomijoje tai įprasta praktika – daugelis egzoplanetų iš pradžių buvo patvirtintos būtent netiesioginiais metodais, o vėlesni, tikslesni stebėjimai arba sustiprindavo pradinę išvadą, arba, retesniais atvejais, ją paneigdavo.
Būtent todėl mokslinėje bendruomenėje tokie atradimai pristatomi atsargiai, su aiškiai nurodytu neapibrėžtumo laipsniu, o ne kaip galutinė, nekvestionuojama tiesa – skirtingai nei kartais nutinka populiarioje žiniasklaidoje, kur atsargus „tikėtina, kad” virsta kategorišku „mokslininkai patvirtino”. Šiuo konkrečiu atveju reikės papildomų, nepriklausomų stebėjimų, kad objekto statusas – tiek pats egzistavimas, tiek tiksli klasifikacija – būtų galutinai įtvirtintas mokslinėje literatūroje.
Kodėl verta stebėti šią istoriją toliau
Šis atradimas – geras priminimas, kad net po kelių dešimtmečių sistemingos egzoplanetų medžioklės visata vis dar geba pateikti kažką, kas visiškai netelpa į patogias schemas. Kiekvienas toks atvejis, kad ir koks siauras specifine prasme, verčia mokslininkus persvarstyti pačius pagrindus, ant kurių stovi visa disciplina. O eiliniam skaitytojui tai tiesiog puikus priminimas, kad kosmosas retai kada laikosi mūsų sugalvotų taisyklių – dažniau jis tiesiog priverčia mus rašyti naujas.
Kol oficialūs astronomijos žodynai dar neapsisprendė, kaip vadinti šį objektą amžiams, „egzosatelitas” liks darbiniu terminu – šiek tiek nerangiu, bet sąžiningu pripažinimu, kad kartais geriau turėti netikslų pavadinimą, nei priverstinai sugrūsti naują atradimą į seną, netinkančią kategoriją.
Daugiau apie mokslą – skiltyje Mokslas, apie technologijas – Technologijų skyriuje.
Šaltiniai: The Independent, Smithsonian Magazine, European Southern Observatory (ESO)
Dažniausiai užduodami klausimai
Kas yra CD-35 2722 sistemoje atrasta egzoplaneta ar egzomėnulis?
CD-35 2722 sistemoje aptiktas Jupiterio masės objektas, kuris sukasi aplink rudąjį nykštuką, o ne tiesiogiai aplink žvaigždę. Mokslininkai šį mįslingą kūną dėl jo unikalios orbitinės padėties vadina egzosatelitu.
Kodėl naujai atrastas kosminis objektas vadinamas egzosatelitu, o ne mėnuliu?
Šis naujas objektas yra masyvus dujinis kūnas, savo mase artimas Jupiteriui, todėl jis visiškai nepanašus į mažus, uolėtus Saulės sistemos mėnulius. Kadangi jis sukasi aplink rudąjį nykštuką, o ne žvaigždę, jam pritaikytas platesnis egzosatelito terminas.
Kaip astronomai sugebėjo aptikti šį mįslingą objektą kosmose?
Mokslininkai šį objektą aptiko ne tiesiogiai jį fotografuodami, o stebėdami mažyčius rudojo nykštuko svyravimus bei drebėjimą. Šiuos judesius sukelia aplink jį besisukančio masyvaus objekto gravitacinė trauka.
