W odległości około 129 lat świetlnych od Ziemi w kierunku konstelacji Pegaza znajduje się stosunkowo młody układ gwiazd HR 8799. Począwszy od 2008 r. Odkryto w nim cztery orbitujące egzoplanety, które - obok egzoplanety Formalhaut b - były pierwszymi potwierdzone za pomocą techniki bezpośredniego obrazowania. Z biegiem czasu astronom zaczął wierzyć, że te cztery planety rezonują ze sobą.
W tym przypadku cztery planety krążą wokół swojej gwiazdy z rezonansem 1: 2: 4: 8, co oznacza, że okres obiegu każdej planety jest w niemal dokładnym stosunku do innych w układzie. Jest to stosunkowo wyjątkowe zjawisko, które zainspirowało Jasona Wanga - doktoranta z ramienia Berkeley sponsorowanego przez NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) - do stworzenia filmu, który ilustruje ich taniec orbitalny.
Wykorzystanie obrazów uzyskanych przez W.M. W obserwatorium Kecka przez okres siedmiu lat film Wanga pokazuje przelotnie cztery poruszające się egzoplanety. Jak widać poniżej, centralna gwiazda jest zaciemniona, aby można było zobaczyć światło odbijające się od jej planet. I chociaż nie pokazuje planet kończących pełny okres orbity (co zajęłoby dekady, a nawet stulecia), pięknie ilustruje rezonans między czterema planetami gwiazdy.
Jak Jason Wang powiedział Space Magazine e-mailem:
„Dane zostały uzyskane w ciągu 7 lat z jednego z 10-metrowych teleskopów Keck przez zespół astronomów (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman i Ben Zuckerman). Christian zredukował każdą z 7 epok danych, tworząc 7 ramek danych. Następnie nakręciłem film, używając interpolacji ruchu do interpolacji tych 7 klatek na 100 klatek, aby uzyskać płynne wideo, aby nie był przerywany (jakbyśmy mogli oglądać go co miesiąc z Ziemi) ”.
Obrazy czterech egzoplanet zostały pierwotnie zarejestrowane przez dr. Christiana Marois z National Research Council z kanadyjskiego Instytutu Astrofizyki w Herzbergu. W 2008 roku Marois i jego koledzy odkryli pierwsze trzy planety HR 8799 - HR 8799 b, cid - przy użyciu techniki bezpośredniego obrazowania. Mniej więcej w tym samym czasie zespół z UC Berkeley ogłosił odkrycie Fomalhaut b, również przy użyciu bezpośredniego obrazowania.
Wszystkie te planety zostały określone jako gazowe olbrzymy o podobnej wielkości i masie, o wielkości od 1,2 do 1,3 razy wielkości Jowisza i od 7 do 10 razy większej od ich masy. W chwili ich odkrycia HR 8799 d uważano za najbliższą planetę od swojej gwiazdy, w odległości około 27 jednostek astronomicznych (AU) - podczas gdy pozostałe dwie orbity znajdują się w odległości odpowiednio około 42 i 68 jednostek AU.
Dopiero potem zespół zdał sobie sprawę, że planety zostały zaobserwowane już w 1998 r. Wówczas kamera bliskiej podczerwieni i spektrometr wielu obiektów (NICMOS) teleskopu Hubble'a otrzymała światło z systemu, który wskazywał na obecność planet. Nie było to jednak jasne, dopóki nie zainstalowano nowo opracowanej techniki przetwarzania obrazu. Dlatego „wstępne odkrycie” pozostało niezauważone.
Dalsze obserwacje w 2009 i 2010 roku ujawniły istnienie czwartej planety - HR 8799 e - która miała orbitę umieszczającą ją wewnątrz pozostałych trzech. Mimo to planeta znajduje się piętnaście razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca, co daje okres orbitalny około 18 000 dni (49 lat). Inne zajmują około 112, 225 i 450 lat (odpowiednio), aby ukończyć orbitę HR 8799.
Ostatecznie Wang postanowił wyprodukować wideo (które nie było jego pierwsze), aby zilustrować, jak ekscytujące mogą być poszukiwania egzoplanet. Jak to ujął:
„Napisałem ten algorytm interpolacji ruchu dla innego układu egzoplanetowego, Beta Pictoris b, w którym widzimy jedną planetę na krawędzi na orbicie wyglądającą, jakby zanurzyła się w swoją gwiazdę (w rzeczywistości po prostu krąży przed nią). Chcieliśmy zrobić to samo dla HR 8799, aby wprowadzić ten system w życie i dzielić nasze podekscytowanie bezpośrednimi obrazowaniem egzoplanet. Myślę, że to niesamowite, że mamy technologię do oglądania innych światów krążących wokół innych gwiazd ”.
Ponadto wideo zwraca uwagę na układ gwiezdny, który oferuje wyjątkowe możliwości badań egzoplanet. Ponieważ HR 8799 był pierwszym układem wieloplanetowym, który został bezpośrednio zobrazowany, oznacza to, że astronomowie mogą bezpośrednio obserwować orbity czterech planet, obserwować ich dynamiczne interakcje i określać, w jaki sposób doszli do swojej obecnej konfiguracji.
Astronomowie będą mogli również wykonywać widma atmosfer tych planet, aby badać ich skład i porównywać je z gazowymi gigantami naszego Układu Słonecznego. A ponieważ system jest naprawdę dość młody (ma zaledwie 40 milionów lat), może nam wiele powiedzieć o procesie formowania się planet. Wreszcie, ich szerokie orbity (konieczność biorąc pod uwagę ich rozmiar) mogą oznaczać, że system jest mniej niż stabilny.
Według Wanga w przyszłości astronomowie będą obserwować, czy jakieś planety zostaną wyrzucone z układu. Nie wiem o tobie, ale pomyślałbym, że film, który ilustruje jednego z gazowych gigantów HR 8799 wyrzuconych z jego systemu, również byłby bardzo inspirujący!
