Astronomowie odkrywają, że istnieje nie tylko szeroki zakres różnych planet pozasłonecznych, ale także różne typy układów planetarnych. „Nie jesteśmy już w Kansas, jeśli chodzi o układy słoneczne” - powiedziała Barbara McDonald z McDonald Observatory z University of Texas podczas dzisiejszego spotkania American Astronomical Society w Miami na Florydzie. „Ekscytujące jest to, że znaleźliśmy inny system wieloplanetowy, który wcale nie jest podobny do naszego”.
Bliższe spojrzenie na system Upsilon Andromedae z Teleskopem Kosmicznym Hubble'a, Teleskopem Hobby-Eberly i innymi teleskopami naziemnymi pokazuje uderzający system, w którym planety nie przechylają się i mają bardzo nachylone orbity. Astronomowie znaleźli także inną planetę, a także inną gwiazdę - prawdopodobnie jest to układ podwójny.
Nawet przy pochyłej orbicie Plutona, nasz układ słoneczny wygląda jak ocean spokoju w porównaniu z Upsilon Andromedae.
McDonald powiedział, że te zaskakujące odkrycia wpłyną na teorie ewolucji systemów wieloplanetowych i pokazuje, że niektóre gwałtowne zdarzenia mogą zakłócać orbitę planet po uformowaniu się układu planetarnego.
„Odkrycia oznaczają, że przyszłe badania układów egzoplanetarnych będą bardziej skomplikowane” - powiedziała. „Astronomowie nie mogą już zakładać, że wszystkie planety krążą wokół swojej gwiazdy macierzystej w jednej płaszczyźnie”. mówi Barbara McArthur z University of Texas w Austin's McDonald Observatory.
Podobnie jak nasze Słońce w swoich właściwościach, Upsilon Andromedae leży w odległości około 44 lat świetlnych. Jest trochę młodszy, masywniejszy i jaśniejszy niż Słońce. Od nieco ponad dekady astronomowie wiedzą, że trzy planety typu Jowisza krążą wokół żółto-białej gwiazdy Upsilon Andromedae.
Ale po ponad tysiącu wspólnych obserwacji McDonald i jej zespół odkryli wskazówki, że czwarta planeta, e, krąży wokół gwiazdy znacznie dalej. Byli także w stanie określić dokładne masy dwóch z trzech wcześniej znanych planet, Upsilon Andromedae c i d. O wiele bardziej zaskakujące jest to, że nie wszystkie planety krążą wokół tej gwiazdy w tej samej płaszczyźnie. Orbity planet c i d są nachylone względem siebie o 30 stopni. Badanie to oznacza, że po raz pierwszy zmierzono „wzajemne nachylenie” dwóch planet krążących wokół innej gwiazdy.
„Najprawdopodobniej Upsilon Andromedae miał ten sam proces formacji co nasz własny układ słoneczny, chociaż mogły istnieć różnice w późnej formacji, która zapoczątkowała tę rozbieżną ewolucję”, powiedział McArthur. „Założeniem ewolucji planet było do tej pory, że układy planetarne tworzą się na dysku i pozostają względnie współpłaszczyznowe, podobnie jak nasz własny układ, ale teraz zmierzyliśmy znaczny kąt między tymi planetami, co wskazuje, że nie zawsze tak jest. ”
Do tej pory konwencjonalna mądrość głosiła, że duża chmura gazu zapada się, tworząc gwiazdę, a planety są naturalnym produktem ubocznym resztek materiału, który tworzy dysk. W naszym Układzie Słonecznym jest skamielina tego wydarzenia stworzenia, ponieważ wszystkie osiem głównych planet krążą wokół prawie tej samej płaszczyzny. Najbardziej oddalone planety karłowate, takie jak Pluton, znajdują się na pochyłych orbitach, ale zostały one zmodyfikowane przez grawitację Neptuna i nie są osadzone głęboko w polu grawitacyjnym Słońca.
Co zatem przewróciło system Upsilon Andromedae?
„Możliwości obejmują interakcje zachodzące od wewnętrznej migracji planet, wyrzucenia innych planet z układu poprzez rozproszenie planet-planet lub zakłócenia od binarnej gwiazdy towarzyszącej gwiazdy macierzystej, Upsilon Andromedae B”, powiedział McArthur.
Lub, gwiazda towarzysząca - czerwony karzeł mniej masywny i znacznie ciemniejszy niż Słońce - może być winowajcą. jest.
„Nie mamy pojęcia, jaka jest jego orbita” - powiedział członek zespołu Fritz Benedict. „To może być bardzo ekscentryczne. Może od czasu do czasu jest bardzo blisko. Może to potrwać 10 000 lat. ” Tak bliskie przejście obok gwiazdy wtórnej mogłoby grawitacyjnie zaburzyć orbity planet. ”
Dwoma różnymi typami danych połączonymi w tych badaniach były astrometria z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i prędkość radialna z naziemnych teleskopów.
Astrometria to pomiar pozycji i ruchów ciał niebieskich. Grupa McArthura zastosowała do tego celu jeden z precyzyjnych czujników naprowadzających (FGS) w teleskopie Hubble'a. FGS są tak precyzyjne, że mogą zmierzyć szerokość jednej czwartej w Denver z punktu obserwacyjnego w Miami. To właśnie tej precyzji użyto do śledzenia ruchu gwiazdy na niebie spowodowanego otaczającymi - i niewidocznymi - planetami.
Prędkość promieniowa dokonuje pomiarów ruchu gwiazdy na niebie w kierunku i od Ziemi. Pomiary te wykonano przez okres 14 lat przy użyciu naziemnych teleskopów, w tym dwóch w McDonald Observatory i innych w Lick, Haute-Provence i Whipple Observatories. Prędkość promieniowa zapewnia długą linię bazową obserwacji fundamentu, co umożliwiło krótszy czas trwania, ale bardziej precyzyjne i kompletne obserwacje Hubble'a, aby lepiej zdefiniować ruchy orbitalne.
Fakt, że zespół określił nachylenie orbit planet c, d, pozwolił im obliczyć dokładne masy dwóch planet. Nowe informacje mówiły nam, że nasz pogląd na to, która planeta jest cięższa, musi ulec zmianie. Wcześniejsze minimalne masy dla planet podane w badaniach prędkości radialnej ustalały minimalną masę dla planety c na 2 Jowiszach i dla planety d na 4 Jowiszach. Nowe, dokładne masy znalezione przez astrometrię to 14 Jowiszów na planetę c i 10 Jowiszów na planetę d.
„Dane Hubble'a pokazują, że prędkość radialna to nie wszystko” - powiedział Benedict. „Fakt, że planety faktycznie masowo obróciły się, był naprawdę uroczy.”
Czwarta planeta jest tak daleko, że jej sygnał nie ujawnia krzywizny orbity.
14 lat informacji o prędkości radialnej zebranych przez zespół ujawniło wskazówki, że czwarta, długookresowa planeta może krążyć wokół trzech obecnie znanych. Istnieją tylko wskazówki na temat tej planety, ponieważ jest ona tak daleko, że sygnał, który wytwarza, nie ujawnia jeszcze krzywizny orbity. Kolejnym brakującym elementem układanki jest nachylenie najbardziej wewnętrznej planety b, która wymagałaby precyzyjnej astrometrii 1000 razy większej niż Hubble, cel osiągalny dzięki przyszłej misji kosmicznej zoptymalizowanej pod kątem interferometrii.
Źródła: HubbleSite, konferencja prasowa AAS
