Źródło zdjęcia: NASA
Zespół astronomów ważył grupę planet krążących wokół pulsara, dokładnie mierząc ich orbity. Niezwykłe jest to, że odstępy między planetami prawie dokładnie pasują do odstępów Merkurego, Wenus i Ziemi - dzięki czemu ten dziwny układ jest najbardziej podobny do dotychczas odkrytego naszego Układu Słonecznego. Pulsar 1257 + 12 został odkryty 13 lat temu za pomocą radioteleskopu Arecibo.
Według zespołu astronomów z California Institute of Technology i Pennsylvania State University po raz pierwszy planety krążące wokół pulsara zostały „zważone” poprzez pomiar precyzyjnych zmian czasu potrzebnego do ukończenia orbity.
Relacjonując na letnim spotkaniu American Astronomical Society, doktorant Caltech Maciej Konacki i profesor astronomii Penn State Alex Wolszczan ogłosili dziś, że masy dwóch z trzech znanych planet krążących wokół szybko wirującego pulsara oddalonego o 1500 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Panny zostały pomyślnie zmierzone. Planety mają 4,3 i 3,0 masę Ziemi, z błędem 5 procent.
Dwie zmierzone planety znajdują się prawie na tej samej płaszczyźnie orbity. Jeśli trzecia planeta jest współpłaszczyznowa z pozostałymi dwiema, jest to około dwukrotna masa Księżyca. Wyniki te dostarczają przekonujących dowodów na to, że planety musiały ewoluować z dysku materii otaczającego pulsar w sposób podobny do przewidywanego dla planet wokół gwiazd podobnych do Słońca, twierdzą naukowcy.
Trzy planety pulsarowe, których orbity są rozmieszczone prawie dokładnie w proporcjach do odległości między Merkurego, Wenus i Ziemią, tworzą układ planetarny, który jest zadziwiająco podobny do wewnętrznego układu słonecznego. Bez wątpienia są one prekursorami wszelkich planet podobnych do Ziemi, które mogą zostać odkryte wokół pobliskich gwiazd podobnych do Słońca przez przyszłe interferometry kosmiczne, takie jak Space Interferometry Mission lub Terrestrial Planet Finder.
„Zaskakujące jest to, że układ planetarny wokół pulsara 1257 + 12 przypomina nasz własny układ słoneczny bardziej niż jakikolwiek pozasłoneczny układ planetarny odkryty wokół gwiazdy podobnej do Słońca” - powiedział Konacki. „To sugeruje, że formowanie planet jest bardziej uniwersalne niż się spodziewano.”
Pierwsze planety krążące wokół gwiazdy innej niż Słońce zostały odkryte przez Wolszczana i Fraila wokół starej, szybko wirującej gwiazdy neutronowej, PSR B1257 + 12, podczas wielkich poszukiwań pulsarów prowadzonych w 1990 r. Za pomocą gigantycznego, 305-metrowego radioteleskopu Arecibo. Gwiazdy neutronowe są często obserwowalne jako pulsary radiowe, ponieważ ujawniają się jako źródła okresowych, pulsacyjnych impulsów emisji radiowej. Są niezwykle zwarte i gęste pozostałości po eksplozjach supernowych, które oznaczają śmierć masywnych, normalnych gwiazd.
Wyjątkowa precyzja pulsarów milisekundowych oferuje wyjątkową okazję do poszukiwania planet, a nawet dużych planetoid krążących wokół pulsara. To podejście „synchronizacji pulsacyjnej” jest analogiczne do znanego efektu Dopplera, z powodzeniem stosowanego przez astronomów optycznych do identyfikacji planet wokół pobliskich gwiazd. Zasadniczo obiekt na orbicie indukuje pulsarowy ruch odruchowy, co powoduje zakłócenie czasu nadejścia impulsów. Jednak, podobnie jak metoda Dopplera, metoda taktowania pulsarowego jest wrażliwa na ruchy gwiazdowe wzdłuż linii wzroku, taktowanie pulsarowe może wykryć jedynie zmiany czasu nadejścia impulsu spowodowane przez drganie pulsara wzdłuż tej samej linii. Konsekwencją tego ograniczenia jest to, że można jedynie zmierzyć rzut ruchu planety na linię wzroku i nie można ustalić prawdziwego rozmiaru orbity.
Wkrótce po odkryciu planet wokół PSR 1257 + 12 astronomowie zdali sobie sprawę, że dwie cięższe muszą oddziaływać grawitacyjnie w mierzalny sposób, ze względu na współmierność prawie 3: 2 ich okresów orbitalnych 66,5 i 98,2 dni. Ponieważ wielkość i dokładny wzór zaburzeń wynikających z tego stanu prawie rezonansowego zależą od wzajemnej orientacji orbit planet i mas planet, można zasadniczo wydobyć tę informację z dokładnych obserwacji czasowych.
Wolszczan wykazał wykonalność tego podejścia w 1994 r., Wykazując obecność przewidywanego efektu zakłócenia w czasie pulsara planety. W rzeczywistości była to pierwsza obserwacja takiego efektu poza Układem Słonecznym, w której powszechnie obserwuje się rezonanse między planetami i satelitami planetarnymi. W ostatnich latach astronomowie wykryli również przykłady interakcji grawitacyjnych między gigantycznymi planetami wokół normalnych gwiazd.
Konacki i Wolszczan zastosowali technikę oddziaływania rezonansowego w mikrosekundowych obserwacjach czasowych PSR B1257 + 12 wykonanych w latach 1990-2003 za pomocą gigantycznego radioteleskopu Arecibo. W artykule, który ma pojawić się w Astrophysical Journal Letters, pokazują, że sygnatura zaburzeń planetarnych wykrywalna w danych dotyczących taktowania jest wystarczająco duża, aby uzyskać zaskakująco dokładne oszacowania mas dwóch planet krążących wokół pulsara.
Pomiary przeprowadzone przez Konackiego i Wolszczana wykluczają możliwość, że planety pulsarowe są znacznie bardziej masywne, co miałoby miejsce, gdyby ich orbity były skierowane bardziej „twarzą do” w stosunku do nieba. W rzeczywistości wyniki te stanowią pierwszą jednoznaczną identyfikację planet wielkości Ziemi utworzonych z dysku protoplanetarnego poza Układem Słonecznym.
Wolszczan powiedział: „To odkrycie i uderzające podobieństwo wyglądu układu pulsarowego do wewnętrznego układu słonecznego stanowią ważną wskazówkę przy planowaniu przyszłych poszukiwań planet podobnych do Ziemi wokół pobliskich gwiazd”.
Oryginalne źródło: Caltech News Release
