Έψιλον Ηριδανού

Πριν το τηλεσκόπιο

Ο έψιλον Ηριδανού είναι γνωστός στους αστρονόμους τουλάχιστον από τον 2ο αιώνα μ.Χ., όταν καταλογογραφήθηκε από τον Πτολεμαίο, έναν Έλληνα αστρονόμο από την Αλεξάνδρεια, στον κατάλογό του με πάνω από χίλιους αστέρες που συνιστά το έβδομο και το όγδοο βιβλίο της Αλμαγέστης. Ο Ηριδανός, ονομαζόμενος από τον Πτολεμαίο απλώς «Ποταμός», είναι ο ένατος αστερισμός στο όγδοο βιβλίο και ο έψιλον ο 13ος αστέρας του στη σειρά του καταλόγου, με την ονομασία «ο των δ προηγούμενος» (όπου δ ο αριθμός 4), δηλαδή ο προπορευόμενος από τους 4. Οι 4 αυτοί αστέρες είναι οι σήμερα γνωστοί ως γ, π, δ και ε. Ο ε είναι ο δυτικότερος όλων και επομένως ο προπορευόμενος κατά τη φαινομενική κίνηση από την ανατολή προς τη δύση. Το μέγεθος που αποδίδει ο Πτολεμαίος στον ε Ηριδανού ήταν 3.
Στη συνέχεια ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε σε καταλόγους ισλαμικών αστρονομικών πραγματειών, που βασίζονταν στον πτολεμαϊκό: στο «Βιβλίο των απλανών» του Αλ Σούφι, έργο του 964, στον «Κανόνα Mas'ud» του Αλ Μπιρούνι (1030 μ.Χ.) και στο «Zij-i Sultani» του Ούλουγκ Μπεγκ (1437). Ο Αλ Σούφι δίνει μέγεθος 3 για τον ε Ηριδανού, ενώ ο Αλ Μπιρούνι αντιγράφει λανθασμένα 4. Ο Ούλουγκ Μπεγκ εκτέλεσε νέες μετρήσεις της θέσεως του ε Ηριδανού στον ουρανό από το αστεροσκοπείο του στη Σαμαρκάνδη.
Το 1598 ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε στον αστρικό κατάλογο του Τύχωνος, που επανεκδόθηκε το 1627 από τον Κέπλερ ως τμήμα των Ροδόλφειων Πινάκων του. Εδώ ο αριθμός καταλόγου του ε Ηριδανού στον αστερισμό είναι ο 10 και συνοδεύεται από την περιγραφή "Quae omnes quatuor antecedit", δηλ.«ο προπορευόμενος όλων των 4», όπως ακριβώς στον Πτολεμαίο, και με το ίδιο μέγεθος, 3.
Το πεζό ελληνικό γράμμα έψιλον δόθηκε στον ε Ηριδανού το 1603 από την Ουρανομετρία του Γερμανού χαρτογράφου των ουρανών Γιόχαν Μπάγερ. Ο κατάλογος αυτός απέδωσε πεζά γράμματα του ελληνικού αλφαβήτου σε ομάδες αστέρων σχετικώς φωτεινών σε κάθε αστερισμό, αρχίζοντας με το α για τους φωτεινότερους. Ωστόσο, ο Μπάγερ δεν επεχείρησε να κατατάξει συστηματικά τους αστέρες σύμφωνα με τη φωτεινότητά τους, κι έτσι ο ε Ηριδανού φέρει το πέμπτο γράμμα του αλφαβήτου, αλλά είναι μόλις ο δέκατος σε φωτεινότητα αστέρας στον Ηριδανό.
Εκτός από το γράμμα ε, ο Μπάγερ έδωσε στον αστέρα τον αύξοντα αριθμό 13 (τον ίδιο με τον Πτολεμαίο, όπως και για άλλους αστέρες), αλλά και τον χαρακτηρισμό Decima septima (= ο 17ος). "The seventeenth". Αυτό επειδή ο Μπάγερ μέτρησε 21 αστέρες στο βόρειο μέρος του Ηριδανού κατά μήκος του ποταμού από τα ανατολικά προς τα δυτικά, από τον πρώτο (β) μέχρι τον 21 (σ) και ο ε ήταν ο δέκατος έβδομος.

Στην εποχή του τηλεσκοπίου

Το 1690 ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε στον αστρικό κατάλογο του Εβέλιου. Εδώ ο αύξοντας αριθμός του στον αστερισμό του ήταν ο 14, αλλά με τον χαρακτηρισμό Tertia («ο τρίτος»)
Ο αστρικός κατάλογος του Τζον Φλάμστηντ (1712) έδωσε στον ε τον «αριθμό Φλάμστηντ» 18 Ηριδανού. Ο ε περιέχεται και στον κατάλογο του Τζέιμς Μπράντλεϋ, καθώς και σε αυτόν του Νικολά Λουί ντε Λακάιγ των 398 κύριων αστέρων (Astronomiæ Fundamenta, Παρίσι 1757). Στην έκδοση του τελευταίου από τον Baily το 1831 ο ε Ηριδανού φέρει τον αριθμό 50, αλλά το μέγεθός του δίνεται ακόμα ως «3».
Το 1801 ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε στην Histoire Céleste Française, κατάλογο περίπου 50.000 αστέρων από τον Ζερόμ Λαλάντ, βασισμένο στις παρατηρήσεις του των ετών 1791—1800, στον οποίο οι παρατηρήσεις δίνονται κατά χρονολογική σειρά. Αυτός ο κατάλογος περιλαμβάνει τρεις παρατηρήσεις του ε Ηριδανού: 17 Σεπτεμβρίου 1796 (σελ. 246), 3 Δεκεμβρίου 1796 (σελ. 248) και 13 Νοεμβρίου 1797 (σελ. 307). Στην έκδοση του 1847 οι αστέρες αριθμούνται κατά σειρά ορθής αναφοράς. Επειδή κάθε παρατήρηση ενός αστέρα αριθμήθηκε και ο ε παρατηρήθηκε τρεις φορές, φέρει τρεις αριθμούς: 6581, 6582 και 6583. (Σήμερα οι αριθμοί του καταλόγου αυτού χρησιμοποιούνται με το πρόθεμα «Lalande», ή «Lal».) Το μέγεθος συνεχίζει να δίνεται ως 3 («τρίτο»).
Επίσης το 1801 ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε στον κατάλογο του Γιόχαν Μπόντε, όπου περί τα 17.000 άστρα ταξινομούνται σε 102 αστερισμούς και αριθμούνται: ο ε πήρε τον αριθμό 159 στον αστερισμό Ηριδανό. Ο κατάλογος του Μπόντε βασίσθηκε σε παρατηρήσεις διάφορων αστρονόμων, μεταξύ των οποίων και του ίδιου του Μπόντε, αλλά κυρίως των Λαλάντ και Λακάιγ (για τον νότιο ουρανό), και ένας παρατηρητής για τον ε ήταν ο Λαλάντ.
Το 1814 ο Τζιουζέπε Πιάτσι δημοσίευσε τη δεύτερη έκδοση του αστρικού καταλόγου του, όπου πάνω από 7000 αστέρες ταξινομούνται σε 24 ώρες. Ο ε Ηριδανού είναι ο υπ' αριθμό 89 στην ώρα 3. Ο Πιάτσι του αποδίδει μέγεθος 4.
Τέλος, το 1918 ο ε Ηριδανού περιλήφθηκε στον Κατάλογο Χένρυ Ντρέιπερ με τα διακριτικά HD 22049 και μία προκαταρκτική φασματική ταξινόμηση ως K0.

Ανακάλυψη της εγγύτητας προς τη Γη

Με βάση παρατηρήσεις των ετών 1800 ως 1880, ο ε Ηριδανού βρέθηκε να έχει μεγάλη ιδία κίνηση, περίπου 3΄΄ ανά έτος. Αυτή η κίνηση ήταν μία ένδειξη ότι ο αστέρας βρισκόταν σχετικώς κοντά μας, κάτι που τον καθιστούσε ενδιαφέροντα υποψήφιο για μετρήσεις της ηλιοκεντρικής παραλλάξεώς του. Από το 1881 ως το 1883 ο Αμερικανός αστρονόμος Γουίλιαμ Λ. Έλκιν χρησιμοποίησε ένα ηλιόμετρο στο αστεροσκοπείο στο Ακρωτήριο της Καλής Ελπίδας, στη Νότιο Αφρική, για να συγκρίνει με ακρίβεια τη θέση του ε με τη θέση δύο γειτονικών άστρων. Προέκυψε έτσι μία παράλλαξη 0,14 ± 0,02 δευτερόλεπτο της μοίρας. Ως το 1917, παρατηρητές είχαν διορθώσει την τιμή αυτή σε 0,317,ενώ η σύγχρονη τιμή είναι 0,3109 δευτερόλεπτο της μοίρας, που αντιστοιχεί σε απόσταση 10,5 ετών φωτός περίπου.

Περιαστρικές ανακαλύψεις

Βασιζόμενος σε ανεξήγητες μικρομεταβολές στη θέση του ε Ηριδανού μεταξύ του 1938 και του 1972, ο Πίτερ βαν ντε Καμπ πρότεινε ότι ένας αόρατος συνοδός με περίοδο περιφοράς 25 έτη προκαλούσε βαρυτικές διαταραχές στη θέση του αστέρα. Ο ισχυρισμός αυτός καταρρίφθηκε το 1993 από τον Γερμανό αστρονόμο Wulff-Dieter Heintz και οι ψευδείς μικρομεταβολές στη θέση αποδόθηκαν σε συστηματικό σφάλμα στις φωτογραφικές πλάκες.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο IRAS ανίχνευσε υπέρυθρη ακτινοβολία από πολλούς αστέρες στη γειτονιά του Ηλίου. Το 1985 ανακοινώθηκε η περίσσεια εκπομπών στο υπέρυθρο κοντά στον ε Ηριδανού, κάτι που πιθανότατα προερχόταν από ένα δίσκο λεπτής κοσμικής σκόνης που περιφερόταν γύρω από τον ε Ηριδανού. Αυτός ο περιαστρικός δίσκος συντριμμάτων έχει από τότε μελετηθεί πολύ. Ενδείξεις για ένα πλανητικό σύστημα ανακαλύφθηκαν το 1998 ως ασυμμετρίες σε αυτό τον δίσκο-δακτύλιο σκόνης. Αυτές οι πυκνότερες συγκεντρώσεις σκόνης μπορούσαν να ερμηνευθούν από βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με έναν πλανήτη που θα περιφερόταν μόλις μέσα από τον δακτύλιο σκόνης.
Από το 1980 ως το 2000 μία ομάδα αστρονόμων υπό τον Artie P. Hatzes έκανε μετρήσεις της ακτινικής ταχύτητας του ε Ηριδανού, που ανίχνευσαν το βαρυτικό αποτέλεσμα ενός πλανήτη με περίοδο περιφοράς 7 περίπου ετών. Παρότι υπάρχουν υψηλά επίπεδα τυχαίων διακυμάνσεων στα δεδομένα ακτινικής ταχύτητας εξαιτίας της μαγνητικής δραστηριότητας στη φωτόσφαιρα του αστέρα, η οποιαδήποτε περιοδικότητα που αυτή η δραστηριότητα θα προκαλούσε έπρεπε να παρουσίαζε ισχυρή συσχέτιση με μεταβολές στις γραμμές εκπομπής του ιονισμένου ασβεστίου (Ca II H και K). Επειδή δεν ανακαλύφθηκε τέτοια συσχέτιση, η ύπαρξη πλανήτη θεωρήθηκε η πιθανότερη αιτία. Αυτή η ανακάλυψη υποστηρίχθηκε επιπλέον από αστρομετρικές παρατηρήσεις του ε Ηριδανού που έγιναν μεταξύ του 2001 και του 2003 με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ, που έδωσαν ενδείξεις βαρυτικές διαταραχές του ε Ηριδανού από κάποιο πλανήτη του.
Η Αμερικανίδα αστροφυσικός Alice C. Quillen και ο φοιτητής της Στήβεν Θόρνντάικ πραγματοποίησαν υπολογιστικές προσομοιώσεις της δομής του περιαστρικού δίσκου σκόνης του ε Ηριδανού. Το μοντέλο στο οποίο κατέληξαν υποδεικνύει ότι τα πυκνώματα της σκόνης του θα μπορούσαν να ερμηνευθούν από την παρουσία ενός δεύτερου πλανήτη σε τροχιά με μεγάλη εκκεντρότητα. Το πόρισμά τους ανακοινώθηκε το 2002.

SETI και προτεινόμενη εξερεύνηση

Το 1959 οι φυσικοί Φίλιπ Μόρισον και Τζουζέπε Κοκκόνι πρότειναν ότι εξωγήινοι πολιτισμοί ίσως να χρησιμοποιούν ραδιοσήματα για επικοινωνία. Συνακόλουθα, το Σχέδιο Όζμα, με επικεφαλής τον αστρονόμο Φρανκ Ντρέικ, χρησιμοποίησε τον Απρίλιο του 1960 ένα ραδιοτηλεσκόπιο για την αναζήτηση τέτοιων σημάτων από τους γειτονικούς παρόμοιους με τον Ήλιο αστέρες ε Ηριδανού και ταυ Κήτους. Οι δύο αστέρες παρατηρήθηκαν στο μήκος κύματος του ουδέτερου υδρογόνου, 1420 MHz. Δεν ανιχνεύθηκαν σήματα με ευφυή εξωγήινη προέλευση. Το πείραμα επαναλήφθηκε από τον Ντρέικ το 2010 με το ίδιο αρνητικό αποτέλεσμα. Παρά το ανεπιτυχές της προσπάθειας, ο ε Ηριδανού εισάχθηκε έτσι στον κόσμο της λογοτεχνίας επιστημονικής φαντασίας.
Στο Habitable Planets for Man («Κατοικήσιμοι πλανήτες για τον άνθρωπο»), μία μελέτη του 1964 από τον Αμερικανό διαστημικό επιστήμονα Στήβεν Ντόουλ (Stephen H. Dole), οι πιθανότητες ένας κατοικήσιμος πλανήτης να υπάρχει σε τροχιά γύρω από τον ε Ηριδανού εκτιμήθηκαν σε 3,3%. Ανάμεσα στους γνωστούς αστέρες που απέχουν λιγότερο από 22 έτη φωτός από τη Γη, ο ε Ηριδανού ήταν ανάμεσα στους 14 αστέρες για τους οποίους ήταν πιθανότερο να έχουν κάποιο κατοικήσιμο πλανήτη.
Μία νέα στρατηγική στην αναζήτηση εξωγήινης ευφυίας (SETI) προτάθηκε από τον Αμερικανό διαστημικό επιστήμονα Γουίλιαμ Μακλάφλιν (William I. McLaughlin) το 1977. Πρότεινε ότι κοσμικά γεγονότα με ευρύτατη περιοχή παρατηρήσεως, όπως οι εκρήξεις καινοφανών, ίσως να χρησιμοποιούνται από ευφυείς εξωγήινους για να συγχρονίζουν τη μετάδοση και τη λήψη των μηνυμάτων τους. Αυτή η ιδέα δοκιμάσθηκε από το Εθνικό Ραδιοαστρονομικό Αστεροσκοπείο των ΗΠΑ το 1988, με εξάρσεις του Καινοφανούς του Κύκνου του 1975 ως χρονιστή. Δεκαπέντε ημέρες παρατηρήσεων δεν έδειξαν κάποια ιδιόμορφα ραδιοσήματα να φθάνουν από τον ε Ηριδανού.
Ο ε Ηριδανού ήταν ένας από τους αστέρες-στόχους του Προγράμματος Φοίνιξ, μία επισκόπηση του ουρανού από το 1995 στα μικροκύματα για σήματα από ευφυείς εξωγήινους.
Εξαιτίας της εγγύτητάς του και των ηλιοειδών χαρακτηριστικών του, ο ε Ηριδανού θεωρήθηκε ως κατάλληλος στόχος για διαστρικό ταξίδι από τον Αμερικανό φυσικό Ρόμπερτ Φόργουορντ το 1985. Το επόμενο έτος το ε Ηριδανού προτάθηκε ως ένας από τους πολλούς στόχους στο Πρόγραμμα Δαίδαλος και η τάση αυτή συνεχίζεται μέχρι σήμερα, όπως στην περίπτωση του προγράμματος Icarus το 2011.

Αστροφυσικά χαρακτηριστικά

Σε απόσταση 99,23 τρισεκατομμυρίων χιλιόμετρων από τη Γη και το Ηλιακό Σύστημα, ο ε Ηριδανού είναι ο 13ος κοντινότερος αστέρας (μετρώντας το σύστημα του άλφα Κενταύρου ως τρεις διαφορετικούς αστέρες, κλπ.), ή ο 15ος αν λάβουμε υπόψη και τους φαιούς νάνους Luhman 16. Η εγγύτητά του αυτή τον καθιστά έναν από τους πιο μελετημένους αστέρες του φασματικού τύπου του. Ο αστέρας κείται στο βόρειο μέρος του αστερισμού του, περί τις 3 μοίρες ανατολικά του ελαφρώς φωτεινότερου αστέρα δ Ηριδανού. Το φαινόμενο μέγεθος του ε, 3,73, μπορεί να δυσχεράνει τον εντοπισμό του μέσα από μία αστική περιοχή με γυμνό μάτι, εξαιτίας της φωτορύπανσης. Ανάμεσα στους 35 πλησιέστερους αστέρες (ή τα 20 εγγύτερα συστήματα) στη Γη βρίσκεται και ο αστέρας έψιλον Ινδού.
Η μάζα του ε Ηριδανού εκτιμάται στο 82% της μάζας του Ηλίου, ενώ η διάμετρός του στο 73,5% της ηλιακής, αλλά η λαμπρότητά του είναι μόνο το 34% αυτής του Ηλίου, εξαιτίας της χαμηλότερης επιφανειακής θερμοκρασίας του ε. Αυτή η θερμοκρασία εκτιμάται σε 5084 ± 6 K. Η λαμπρότητα του ε Ηριδανού αντιστοιχεί σε απόλυτο μέγεθος του αστέρα +6,19. Με φασματικό τύπο K2 V ο ε Ηριδανού είναι ο δεύτερος πλησιέστερος στη Γη αστέρας τύπου K μετά τον άλφα Κενταύρου B. Μάλιστα από το 1943 το φάσμα του ε Ηριδανού έχει χρησιμεύσει ως ένα από τα φάσματα αναφοράς, με βάση τα οποία ταξινομούνται οι άλλοι αστέρες. Είναι ένας πορτοκαλί νάνος, που ανήκει στην Κύρια Ακολουθία. Η μεταλλικότητα, δηλαδή η περιεκτικότητα σε στοιχεία της ύλης βαρύτερα του He, του ε Ηριδανού είναι ελαφρώς χαμηλότερη της ηλιακής: Στη χρωμόσφαιρα του ε, η αναλογία του σιδήρου εκτιμάται στο 74% της αντίστοιχης ηλιακής.
Ο τύπος του ε Ηριδανού σημαίνει ότι στο φάσμα του υπάρχουν σχετικώς ασθενείς γραμμές απορροφήσεως του υδρογόνου και έντονες γραμμές ουδέτερων ατόμων και ασβεστίου που έχει χάσει μόνο 1 ηλεκτρόνιο (Ca II). Επίσης, ότι ο αστέρας συντήκει υδρογόνο στον πυρήνα του με επικρατούσα την αλυσιδωτή αντίδραση πρωτονίου-πρωτονίου, ενώ η παραγόμενη ενέργεια μεταφέρεται έξω από τον πυρήνα με ακτινοβολία και από ένα βάθος στο εσωτερικό του αστέρα και πάνω με ρεύματα μεταφοράς, μέχρι τη φωτόσφαιρα.

Μαγνητική δραστηριότητα

Ο έψιλον Ηριδανού εμφανίζει υψηλότερα επίπεδα μαγνητικής δραστηριότητας από τον σημερινό `Ηλιο και επομένως αυξημένη δραστηριότητα στην ατμόσφαιρά του, στη χρωμόσφαιρα και στο στέμμα. Η μέση μαγνητική επαγωγή του μαγνητικού πεδίου του ε Ηριδανού για όλη την επιφάνεια υπολογίζεται σε (1,65 ± 0,30 × 10⁻² T, πάνω από 40 φορές μεγαλύτερη από από την αντίστοιχη στην επιφάνεια του Ηλίου. Τα μαγνητικά χαρακτηριστικά μπορούν να μοντελοποιηθούν υποθέτοντας ότι περιοχές με πεδίο περίπου 0,14 T καλύπτουν με τυχαίο τρόπο περί το 9% της επιφάνειας της φωτόσφαιρας, ενώ η υπόλοιπη επιφάνεια είναι ελεύθερη μαγνητικών πεδίων. Η συνολική μαγνητική δραστηριότητα του ε Ηριδανού είναι ακανόνιστη, αλλά πιθανώς αυξομειώνεται ακολουθώντας μία περίοδο 4,9 ετών. Υποθέτοντας ότι η ακτίνα του αστέρα δεν μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια αυτών των κύκλων, η αυξομείωση αυτή στη δραστηριότητα φαίνεται να προκαλεί μία αυξομείωση στην επιφανειακή θερμοκρασία κατά 15 K, που αντιστοιχεί σε μεταβολή στο φαινόμενο μέγεθος στο οπτικό φίλτρο (V) 0,014.
Το μαγνητικό πεδίο στα επιφανειακά στρώματα του ε Ηριδανού προκαλεί μεταβολές στην υδροδυναμική συμπεριφορά της φωτόσφαιρας και μεγαλύτερες τυχαίες διακυμάνσεις στις μετρήσεις ακτινικών ταχυτήτων με χρήση του φαινομένου Ντόπλερ. Διακυμάνσεις 15 μέτρων ανά δευτερόλεπτο μετρήθηκαν σε μία εικοσαετή περίοδο, που είναι πολύ μεγαλύτερη από το μετρητικό σφάλμα των 3 μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Αυτό δυσχεραίνει την ερμηνεία περιοδικοτήτων στην ακτινική ταχύτητα του αστέρα, όπως αυτών που προκαλούνται από τις βαρυτικές παρέλξεις ενός πλανήτη.
Ο ε Ηριδανού ταξινομείται ως μεταβλητός αστέρας του τύπου BY Δράκοντος, επειδή έχει περιοχές εντονότερης μαγνητικής δραστηριότητας που περνούν στην ορατή ή στην αόρατη πλευρά του καθώς ο αστέρας περιστρέφεται. Μετρήσεις αυτού του περιστροφικού φαινομένου υποδεικνύουν ότι οι περιοχές κοντά στον ισημερινό περιστρέφονται με μία μέση περίοδο 11,2 ημερών, δηλαδή μικρότερη από το μισό της αντίστοιχης ηλιακής. Παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι το μέγεθος του αστέρα στο V μεταβάλλεται κατά 0,050 εξαιτίας αστρικών κηλίδων και άλλων βραχύβιων μορφών μαγνητικής δραστηριότητας. Η φωτομετρία έχει δείξει επίσης ότι η επιφάνεια του αστέρα, όπως και αυτή του Ηλίου, περιστρέφεται διαφορικά, δηλαδή ότι η περίοδος περιστροφής στην επιφάνεια διαφέρει σε διαφορετικά πλάτη (αποστάσεις από τον ισημερινό). Οι περίοδοι περιστροφής κυμαίνονται από 10,8 ως 12,3 ημέρες. Η κλίση του άξονα περιστροφής του ε Ηριδανού ως προς τη γραμμή που συνδέει τον αστέρα με τη Γη είναι αβέβαιη, με εκτιμήσεις που κυμαίνονται από 24° ως 72°.
Η έντονη χρωμοσφαιρική δραστηριότητα, το ισχυρό μαγνητικό πεδίο και η σχετικώς ταχεία περιστροφή του ε Ηριδανού είναι χαρακτηριστικά ενός νεαρού αστέρα. Η ηλικία του ε Ηριδανού εκτιμάται σε 440 εκατομμύρια έτη περίπου, αλλά παραμένει αμφισβητούμενο θέμα. Οι περισσότερες μέθοδοι την τοποθετούν στην περιοχή των 200 ως 800 εκατομμυρίων ετών. Ωστόσο, η μικρή μεταλλικότητα είναι ένδειξη μεγαλύτερης ηλικίας, καθώς το διαστρικό μέσο από το οποίο σχηματίζονται οι αστέρες εμπλουτίζεται σταθερά σε βαρύτερα στοιχεία που παράγονται από παλαιότερες γενεές αστέρων. Αυτή η σχετική αντίφαση ίσως να εξηγείται από μία διαδικασία διαχύσεως που έχει μεταφέρει ποσότητες βαρύτερων στοιχείων από τη φωτόσφαιρα σε περιοχές κάτω από τη ζώνη ρευμάτων μεταφοράς στο εσωτερικό του αστέρα.

Εκπομπή ακτίνων Χ και αστρικός άνεμος

Η εκπεμπόμενη ισχύς του ε Ηριδανού στις ακτίνες Χ είναι περίπου 2 × 10²⁸ erg/sec (2 × 10²¹ W). Υπερβαίνει αυτή του Ηλίου, ακόμα και στο μέγιστο του κύκλου ηλιακής δραστηριότητας. Η πηγή αυτής της έντονης εκπομπής ακτίνων Χ είναι το καυτό στέμμα του ε Ηριδανού, που είναι μεγαλύτερο και θερμότερο από το ηλιακό, με θερμοκρασίες 3,4 εκατομμυρίων βαθμών όπως μετρούνται από παρατηρήσεις των εκπομπών υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ.
Ο αστρικός άνεμος του ε Ηριδανού εκτείνεται στο διάστημα μέχρι που τα σωματίδιά του να συγκρουσθούν με το διαστρικό αραιό αέριο και σκόνη, οπότε σχηματίζεται μία φυσαλίδα θερμού υδρογόνου. Το φάσμα απορρόφησης από αυτό το αέριο έχει μετρηθεί με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ, επιτρέποντας την εκτίμηση των παραμέτρων του αστρικού ανέμου. Το θερμό στέμμα του ε Ηριδανού προκαλεί απώλεια μάζας με τη μορφή αστρικού ανέμου με ρυθμό 30 φορές ταχύτερο του ηλιακού. Ο άνεμος αυτός δημιουργεί μία φυσαλίδα αστρικού ανέμου ή αστρόσφαιρα (το αντίστοιχο της ηλιόσφαιρας που περιβάλλει τον Ήλιο) που εκτείνεται σε απόσταση 4000 AU από τον αστέρα. Εξαιτίας της μικρής αποστάσεως από τη Γη, η γωνιακή διάμετρος αυτής της αστρόσφαιρας είναι 42 λεπτά της μοίρας στον γήινο ουρανό, μεγαλύτερη δηλαδή από αυτή της πανσελήνου.

Κινηματική

Ο ε Ηριδανού εμφανίζει μία υψηλή ιδία κίνηση, 0,976 δευτερόλεπτο της μοίρας ανά έτος σε ορθή αναφορά (η ουράνια διεύθυνση ανατολής-δύσεως) και 0,018 δευτερόλεπτο ανά έτος σε απόκλιση (η ουράνια διεύθυνση βορρά-νότου). Ο αστέρας απομακρύνεται από το Ηλιακό σύστημα με ταχύτητα 15,5 km/sec (χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο) ή 55.800 χιλιόμετρα την ώρα. Οι συνιστώσες της πραγματικής ταχύτητας στον χώρο του ε Ηριδανού, εκφραζόμενες στο σύστημα γαλαξιακών συντεταγμένων είναι (U, V, W) = (−3, +7, −20) km/sec, πράγμα που σημαίνει ότι ταξιδεύει μέσα στον Γαλαξία μας σε μέση απόσταση από το κέντρο του 28.700 έτη φωτός και σε ελλειπτική τροχιά γύρω από αυτό με εκκεντρότητα 0,09. Το μέτρο, η φορά και η διεύθυνση ταχύτητας του αστέρα υποδεικνύουν ότι ίσως αποτελεί μέλος της Κινούμενης Ομάδας της Μεγάλης Άρκτου, με κοινή προέλευση με τα υπόλοιπα μέλη σε ένα παλαιότερο ανοικτό σμήνος που έχει διαλυθεί από τότε. Η εκτιμώμενη ηλικία αυτής της ομάδας είναι 500±100 εκατομμύρια έτη, που βρίσκεται μέσα στο εύρος εκτιμήσεων για την ηλικία του ε Ηριδανού.
Κατά το τελευταίο εκατομμύριο έτη, τρεις αστέρες πιστεύεται ότι πλησίασαν τον ε Ηριδανού σε απόσταση 7 ετών φωτός ή λιγότερο. Η τελευταία και εγγύτερη από αυτές τις προσεγγίσεις ήταν αυτή του Αστέρας του Kapteyn, ο οποίος τον πλησίασε σε απόσταση περίπου 3 ετών φωτός πριν από περίπου 12.500 χρόνια. Οι άλλοι δύο αστέρες ήταν ο Σείριος (με τον συνοδό του) και ο Ρος 614. Καμιά από αυτές τις προσεγγίσεις δεν πιστεύεται ότι επηρέασε τον περιαστρικό δίσκο του ε Ηριδανού.
Ο ε Ηριδανού πέρασε σε μία ελάχιστη απόσταση από τη Γη και γενικότερα το Ηλιακό Σύστημα πριν από περίπου 105 χιλιάδες χρόνια, όταν χωρίζονταν από 7 έτη φωτός. Με βάση μία προσομοίωση των κινήσεων όλων των γειτονικών αστέρων, το διπλό αστρικό σύστημα Λέιτεν 726-8, που περιλαμβάνει τον μεταβλητό αστέρα UV Κήτους, θα περάσει πολύ κοντά στον ε Ηριδανού σε περίπου 31.500 έτη από σήμερα, σε απόσταση περίπου 0,9 έτος φωτός και θα παραμείνει σε απόσταση μικρότερη του 1 έτους φωτός επί περίπου 4600 έτη. Αν ο ε Ηριδανού διαθέτει ένα νέφος κομητών αντίστοιχο με το Νέφος του Όορτ, ο Λέιτεν 726-8 θα μπορούσε να διαταράξει τις τροχιές κάποιων από τους κομήτες αυτούς.

Δίσκος σκόνης

Παρατηρήσεις με το Τηλεσκόπιο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ σε μήκος κύματος 850 μm δείχνουν μία εκτεταμένη ακτινοβολία προερχόμενη από μία περιοχή 70΄΄ γύρω από τον ε Ηριδανού. Η μέγιστη εκπομπή γίνεται από γωνιακή ακτίνα 18΄΄, που αντιστοιχεί στην απόσταση του αστέρα σε περίπου 60 AU, και γενικότερα σε αποστάσεις από τον αστέρα 35 ως 75 AU, ενώ μειώνεται σημαντικά μέσα από τις 30 AU. Αυτή η εκπομπή ερμηνεύεται ότι προέρχεται από ένα νεαρό ανάλογο της Ζώνης του Κάιπερ του Ηλιακού Συστήματος: μία σχετικώς συμπαγής δομή δίσκου σκόνης που περιβάλλει τον ε Ηριδανού. Από τη Γη (και γενικότερα το Ηλιακό Σύστημα) αυτός ο δίσκος παρατηρείται υπό γωνία περίπου 25°.
Σκόνη και πιθανώς πάγος νερού από αυτή τη ζώνη «μεταναστεύει» προς τον αστέρα εξαιτίας απαγωγής στροφορμής από τον αστρικό άνεμο και μιας διαδικασίας με την οποία το φως του κεντρικού αστέρα προκαλεί την αργή πτώση προς το κέντρο των κόκκων σκόνης (Φαινόμενο Poynting–Robertson). Επίσης, τα σωματίδια σκόνης μπορεί να καταστρέφονται από συγκρούσεις μεταξύ τους. Η χρονική κλίμακα μέχρι να καθαρίσει η περιοχή του δίσκου από όλη τη σκόνη εξαιτίας αυτών των διαδικασιών είναι σαφώς μικρότερη από την εκτιμώμενη ηλικία του ε Ηριδανού. Συνεπώς, ο σημερινός δίσκος σκόνης πρέπει να έχει δημιουργηθεί από συγκρούσεις ή άλλες διαδικασίες μεγαλύτερων μητρικών σωμάτων και ο δίσκος αντιπροσωπεύει ένα μεταγενέστερο στάδιο του σχηματισμού πλανητών. Θα χρειάζονταν συγκρούσεις μεταξύ μητρικών σωμάτων συνολικής μάζας 11πλάσιας της γήινης μάζας για να διατηρήσουν τον δίσκο στην παρούσα κατάστασή του καθ' όλη την εκτιμώμενη διάρκεια ζωής του.
Ο δίσκος περιέχει μάζα σκόνης περί το 1/6 της μάζας της Σελήνης, με διαστάσεις των κόκκων της σκόνης άνω των 3,5 εκατομμυριοστών του μέτρου και θερμοκρασία περίπου 55 K. Πιθανώς αυτή η σκόνη παράχθηκε από συγκρούσεις πυρήνων κομητών (διαμέτρου 10 ως 30 χιλιομέτρων) συνολικής μάζας από το πενταπλάσιο ως το εννεαπλάσιο της γήινης, ποσότητας παρόμοιας με την εκτιμώμενη μάζα της πρωτογενούς Ζώνης του Κάιπερ στο Ηλιακό σύστημα (10 γήινες μάζας). Ωστόσο, ο δίσκος του ε Ηριδανού περιέχει λιγότερους από 220 τρισεκατομμύρια τόνους μονοξειδίου του άνθρακα. Αυτή η χαμηλότερη του αναμενόμενου ποσότητα υποδεικνύει υστέρηση σε κομήτες με πτητική σύσταση και αστεροειδών από πάγο σε σχέση με τη Ζώνη του Κάιπερ.
Τα πυκνώματα και αραιώματα («δακτύλιοι») στον δίσκο σκόνης μπορούν να ερμηνευθούν με την ύπαρξη ενός πλανήτη, του ε Eridani b. Τα πυκνώματα του δίσκου βρίσκονται σε τροχιές που έχουν περιόδους περιφοράς σε απλές κλασματικές σχέσεις με την περίοδο περιφοράς του υποπτευόμενου πλανήτη. Π.χ. η περιοχή του δίσκου που εκτελεί 2 περιφορές για κάθε τρεις του πλανήτη βρίσκεται σε ένα τροχιακό συντονισμό 3:2. Σε προσομοιώσεις με υπολογιστή η μορφολογία του δίσκου μπορεί να αναπαραχθεί με συγκέντρωση των κόκκων σκόνης σε συντονισμούς 5:3 και 3:2 με έναν πλανήτη που περιφέρεται σε τροχιά με εκκεντρότητα περίπου 0,3.
Παρατηρήσεις με το Διαστημικό τηλεσκόπιο Σπίτζερ της NASA υποδεικνύουν ότι ο ε Ηριδανού έχει στην πραγματικότητα δύο ζώνες αστεροειδών και ένα νέφος «εξωζωδιακής σκόνης» (το ανάλογο της σκόνης που προκαλεί το ζωδιακό φως στο Ηλιακό Σύστημα). Η μία ζώνη βρίσκεται σε θέση παρόμοια με την Κύρια Ζώνη Αστεροειδών στο Ηλιακό Σύστημα, περίπου 3 ± 0,75 AU από τον ε Ηριδανού, και απότελείται από κόκκους πυριτικών ορυκτών με διαμέτρους περί τα 3 εκατομμυριοστά του μέτρου και συνολική μάζα περίπου 1 τετράκις εκατομμύριο τόνους. Αν ο πλανήτης ε Eri b (βλ. παρακάτω) υπάρχει, τότε αυτή η ζώνη είναι απίθανο να προήλθε από υλικό εξωτερικά της τροχιάς του πλανήτη, οπότε η σκόνη μπορεί να δημιουργήθηκε από θρυμματισμό και προσκρούσεις σε αστεροειδείς. Η δεύτερη και πυκνότερη ζώνη αποτελείται κυρίως από αστεροειδείς και κείται μεταξύ της πρώτης και του εξωτερικού δίσκου. Η δομή των ζωνών και του δίσκου αντιστοιχεί σε δυναμική περισσότερων των δύο πλανητών περί τον ε Ηριδανού προκειμένου να παραμένει ως έχει.
Σε ένα εναλλακτικό σενάριο, η εξωζωδιακή σκόνη ίσως δημιουργήθηκε σε μία εξωτερική ζώνη που περιφέρεται μεταξύ 55 και 90 AU από τον αστέρα και έχει μάζα της τάξεως του ενός χιλιοστού της μάζας της Γης. Αυτή η σκόνη μεταφέρεται στη συνέχεια μέσα από την τροχιά του ε Eri b. Με την παραδοχή αμοιβαίων συγκρούσεων μεταξύ των κόκκων σκόνης, η σκόνη θα αναπαράγει το παρατηρούμενο φάσμα και λαμπρότητα στο υπέρυθρο. Πέρα από τις 10 AU από τον αστέρα, όπου οι θερμοκρασίες πέφτουν κάτω από τους 100 K, η καλύτερη συμφωνία με τις παρατηρήσεις αντιστοιχεί σε ένα μείγμα πάγου και σκόνης πυριτικών ορυκτών. Εγγύτερα στον αστέρα, η σκόνη θα πρέπει να αποτελείται από πυριτικούς κόκκους χωρίς πτητικά συστατικά.
Η εσωτερική περιοχή γύρω από τον ε Ηριδανού, από τον αστέρα μέχρι απόσταση 2,5 AU, εμφανίζεται καθαρή από σκόνη μέχρι το όριο ανιχνεύσεως του τηλεσκοπίου MMT των 6,5 μέτρων. Οι κόκκοι σκόνης σε αυτή την περιοχή πέφτουν πάνω στον αστέρα εξαιτίας της απαγωγής στροφορμής από τον αστρικό άνεμο, ενώ και η παρουσία ενός πλανητικού συστήματος μπορεί ίσως να βοηθήσει στο να διατηρείται αυτή η περιοχή ελεύθερη υλικού. Ακόμα και έτσι, αυτό δεν αποκλείει την πιθανότητα να υπάρχει εκεί μία εσωτερική ζώνη αστεροειδών με συνολική μάζα όχι μεγαλύτερη από αυτή της Κύριας Ζώνης Αστεροειδών του Ηλιακού Συστήματος.

Ο υποθετικός πλανήτης b

Γνωστός στους αστρονόμους ως ε Ηριδανού b (Epsilon Eridani b), ο πλανήτης αυτός ανακοινώθηκε ως πιθανός το έτος 2000, αλλά η ύπαρξή του παραμένει αμφισβητούμενη από τότε. Ωστόσο, αρκετοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα στοιχεία είναι αρκετά ισχυρά ώστε να θεωρούν την ανακάλυψή του ως επιβεβαιωμένη.
Οι δημοσιεύσεις διαφωνούν και ως προς τις βασικές παραμέτρους του πλανήτη. Οι τιμές για την περίοδο περιφοράς του κυμαίνονται από 6,85 μέχρι 7,2 γήινα έτη. Οι εκτιμήσεις για τη μέση απόστασή του από τον αστέρα (μεγάλος ημιάξονας της τροχιάς) κυμαίνονται από 3,38 AU ως 3,50 AU, ενώ προσεγγίσεις για την εκκεντρότητα της τροχιάς του έχουν τιμές από 0,25 ± 0,23 μέχρι 0,702 ± 0,039.
Η μάζα του πλανήτη παραμένει απροσδιόριστη, παρότι μπορεί να εκτιμηθεί με βάση τη μικρή κίνηση που προκαλεί η βαρύτητά του στον ε Ηριδανού, μόνο όμως η συνιστώσα της μετατοπίσεως κατά μήκος της διευθύνσεως Γη - ε Ηριδανού μπορεί να μετρηθεί, που δίνει την τιμή του m sin i (όπου m η μάζα του πλανήτη και i η κλίση της τροχιάς του) ως 0,60 έως 1,06 μάζα του Δία. Η μάζα του πλανήτη πρέπει τότε να είναι μεγαλύτερη της πρώτης τιμής. Επιλέγοντας i = 30° και m sin i = 0,78 , αυτό δίνει τη συχνά αναφερόμενη μάζα 1,55 ± 0.24 μάζες Δία (493 μάζες Γης) για τη μάζα του πλανήτη.
Καθώς προκύπτει από τα παραπάνω, από όλα τα μεγέθη του πλανήτη αυτού η τιμή της τροχιακής εκκεντρότητας είναι η πλέον αβέβαιη. Η συχνά αναφερόμενη τιμή 0,7 είναι ασύμβατη με την παρουσία της προτεινόμενης ζώνης αστεροειδών σε απόσταση 3 AU. Αν η εκκεντρότητά του ήταν πράγματι τόσο μεγάλη, ο ε Ηριδανού b θα περνούσε μέσα από τη ζώνη και θα την καθάριζε μέσα σε περίπου δέκα χιλιάδες χρόνια. Αν η ζώνη υπάρχει για περισσότερο χρόνο, που είναι το πιθανότερο, η ύπαρξή της θέτει ένα ανώτατο όριο στην εκκεντρότητα του πλανήτη της τάξεως του 0,10 ως 0,15. Αν πάλι ο δίσκος σκόνης συντηρείται από τον εξωτερικό δίσκο συντριμμάτων αντί από συγκρούσεις σε μια ζώνη αστεροειδών, τότε δεν υπάρχουν περιορισμοί στην εκκεντρότητα του πλανήτη.

Ο υποθετικός πλανήτης c

Προσομοιώσεις σε υπολογιστή του δίσκου σκόνης του ε Ηριδανού υποδεικνύουν ότι το σχήμα του ίσως εξηγείται από την παρουσία ενός δεύτερου πλανήτη, του ε Ηριδανού c. Η παρουσία συγκεντρώσεων στον δίσκο μπορεί να οφείλεται στην παγίδευση των κόκκων της σκόνης σε τροχιές που εμφανίζουν τροχιακό συντονισμό με ένα πλανήτη σε ελλειπτική τροχιά. Ο πλανήτης αυτός θα πρέπει να περιφέρεται σε μέση απόσταση 40 AU από τον αστέρα, με περίοδο περιφοράς 280 γήινα έτη, και η τροχιά του να έχει εκκεντρότητα 0,3. Η εσωτερική κοίλωση του δίσκου θα μπορούσε να ερμηνευθεί με την ύπαρξη και άλλων πλανητών. Τα σημερινά μοντέλα σχηματισμού πλανητών δεν μπορούν να εξηγήσουν εύκολα το πώς ένας πλανήτης μπορεί να δημιουργείται σε αυτή την απόσταση από τον αστέρα του. Ο περιαστρικός δίσκος αναμένεται ότι θα είχε διαλυθεί πολύ πριν μπορέσει να σχηματισθεί ένας γιγάντιος πλανήτης. Αντί για αυτό, ο c ίσως να δημιουργήθηκε σε απόσταση περίπου 10 AU από τον αστέρα και μετά να «μετανάστευσε» προς τα έξω ωθούμενος από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις του με τον δίσκο ή με άλλους πλανήτες του συστήματος του ε Ηριδανού.

Κατοικησιμότητα

Ο έψιλον Ηριδανού αποτελεί στόχο για προγράμματα ανακαλύψεως πλανητών επειδή έχει χαρακτηριστικά που επιτρέπουν τον σχηματισμό πλανητών παρόμοιων με τη Γη, και θα επιτρέπουν την κατοικησιμότητα του πλανήτη. Υπήρξε στόχος για την προτεινόμενη Αποστολή Διαστημικής Συμβολομετρίας (SIM) της NASA που έχει ως αντικείμενό της ακριβώς τέτοιους πλανήτες. Η εγγύτητα, η παρόμοια με τον Ήλιο μάζα και διάμετρος του αστέρα, καθώς και οι ανακαλύψεις πιθανών πλανητών του, τον έχουν επίσης καταστήσει αντικείμενο πολλών μελετών σχετικά με τη δυνατότητα μιας μη επανδρωμένης διαστρικής αποστολής στον ε Ηριδανού.
Η απόσταση στην οποία η ροή ενέργειας από τον ε Ηριδανού είναι ίση με την ηλιακή σταθερά είναι 0,61 AU ή 91 εκατομμύρια χιλιόμετρα περίπου. Τα ευρύτερα όρια της κατοικήσιμης ζώνης είναι σήμερα 0,5 και 1,0 AU. Καθώς ο ε Ηριδανού γερνά σε μία περίοδο πολλών δισεκατομμυρίων ετών, η λαμπρότητά του θα αυξάνεται, ωθώντας τη ζώνη αυτή προς τα έξω, σε 0,6 ως 1,4 AU. Ωστόσο, η παρουσία ενός μεγάλου πλανήτη σε τροχιά μεγάλης εκκεντρότητας κοντά στην κατοικήσιμη ζώνη του ε Ηριδανού μειώνει την πιθανότητα ένας γεωειδής πλανήτης να βρίσκεται σε σταθερή τροχιά μέσα στην κατοικήσιμη ζώνη.
Επιπλέον, ένας νεαρός αστέρας όπως ο ε Ηριδανού εκπέμπει έντονη υπεριώδη ακτινοβολία που μπορεί να είναι επιβλαβής σε απροστάτευτες μορφές ζωής. Η τροχιά στην οποία η ροή υπεριώδους ισούται με αυτή που επικρατούσε στη νεαρή Γη βρίσκεται σε απόσταση μόλις κάτω από τη μισή AU από τον αστέρα.