Alex Wolszczan z Penn State, odkrywca w 1992 r. Pierwszych planet odkrytych poza naszym Układem Słonecznym, odkrył wraz z Maciejem Konackim Caltech najmniejszą dotąd wykrytą planetą w tym samym odległym układzie planetarnym. Nowa planeta zanurzona w rozległej chmurze zjonizowanego gazu krąży wokół szybko wirującej gwiazdy neutronowej zwanej pulsarem. Odkrycie, które zostanie ogłoszone podczas konferencji prasowej na spotkaniu dotyczącym formowania i wykrywania planet w Aspen w stanie Kolorado, 7 lutego, daje zadziwiająco pełny opis układu planetarnego pulsar i potwierdza, że jest on niesamowicie podobny do połowy wielkości nasz własny układ słoneczny? mimo że gwiazda, na której krążą te planety, jest zupełnie inna niż nasze Słońce.
„Pomimo ekstremalnych warunków, jakie musiały istnieć w czasie formowania się tych planet, Naturze udało się stworzyć układ planetarny, który wygląda jak pomniejszona kopia naszego wewnętrznego układu słonecznego”, informuje Wolszczan. Gwiazdą pośrodku tego układu jest pulsar o nazwie PSR B1257 + 12? niezwykle gęsta i zwarta gwiazda neutronowa pozostała z masywnej gwiazdy, która zginęła podczas gwałtownej eksplozji w odległości 1500 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Panny.
Wolszczan i jego koledzy wcześniej odkryli trzy planety naziemne wokół pulsara, których orbity są prawie dokładnie proporcjonalne do odległości między Merkurym, Wenus i Ziemią. Nowo odkryta czwarta planeta ma orbitę około sześć razy większą niż orbita trzeciej planety w układzie, która według Konackiego jest niesamowicie bliska średniej odległości od naszego Słońca do pasa planetoid naszego Układu Słonecznego, znajdującego się między orbitami Marsa i Jowisza .
„Ponieważ nasze obserwacje praktycznie wykluczają możliwą obecność jeszcze bardziej odległej, masywnej planety lub planet wokół pulsara, jest całkiem możliwe, że mała czwarta planeta jest największym członkiem chmury międzyplanetarnych szczątków na zewnętrznej krawędzi pulsara układ planetarny, pozostałość pierwotnego dysku protoplanetarnego, który stworzył trzy planety wewnętrzne ”- wyjaśnia Wolszczan. Mała planeta, stanowiąca około jednej piątej masy Plutona, może zajmować tę samą zewnętrzną pozycję w swoim układzie planetarnym, co Pluton w naszym Układzie Słonecznym. „Zaskakujące jest to, że układ planetarny wokół tego pulsara bardziej przypomina nasz własny układ słoneczny niż jakikolwiek pozasłoneczny układ planetarny odkryty wokół gwiazdy podobnej do Słońca” - mówi Konacki.
Piętnaście lat temu, przed odkryciem przez Wolszczana pierwszych planet pozasłonecznych, astronomowie nie zastanawiali się poważnie, że planety mogą przetrwać wokół pulsarów, ponieważ zostałyby wysadzone niewyobrażalną siłą promieniowania i pozostałościami ich eksplodującej gwiazdy macierzystej. Od tego czasu Wolszczan, Konacki i jego koledzy stopniowo odkrywają tajemnice tego systemu planet pulsarowych, używając radioteleskopu Arecibo w Puerto Rico do zbierania i analizowania danych dotyczących pulsarów. „Po odkryciu czujemy teraz, że podstawowy spis tego układu planetarnego został ukończony”, mówi Wolszczan.
Odkrycia te były możliwe, ponieważ pulsary, szczególnie te z najszybszym obrotem, zachowują się jak bardzo dokładne zegary. „Stabilność częstotliwości powtarzania impulsów pulsarowych wypada korzystnie w porównaniu z precyzją najlepszych zegarów atomowych konstruowanych przez ludzi” - wyjaśnia Konacki. Pomiary czasów nadejścia impulsu, zwane taktowaniem pulsarów, dają astronomom niezwykle precyzyjną metodę badania fizyki pulsarów i wykrywania zjawisk zachodzących w otoczeniu pulsara.
„Kołysanie pulsarowe z powodu krążących wokół planet manifestuje się przez zmiany czasów nadejścia impulsu, tak jak kołysanie gwiazdowe jest wykrywalne za pomocą dobrze znanego efektu Dopplera, z powodzeniem wykorzystywanego przez astronomów optycznych do identyfikowania planet wokół pobliskich gwiazd na podstawie przesunięć ich widma linie ”- wyjaśnia Wolszczan. „Ważną zaletą fantastycznej stabilności zegarów pulsarowych, które osiągają precyzje lepsze niż jedna milionowa sekundy, jest to, że ta metoda pozwala nam wykrywać planety o masach aż do dużych planetoid”.
Samo istnienie planet pulsarowych może stanowić przekonujący dowód na to, że planety Ziemi powstają równie łatwo, jak gazowe olbrzymy, o których wiadomo, że istnieją wokół ponad 5 procent pobliskich gwiazd podobnych do Słońca. Jednak Wolszczan mówi: „przesłaniem planet pulsarowych może być równie dobrze, że formowanie planet podobnych do Ziemi wymaga specjalnych warunków, co czyni te planety rzadkością. Na przykład rośnie liczba dowodów na to, że eksplozja supernowej w pobliżu mogła odgrywać ważną rolę w tworzeniu naszego Układu Słonecznego. ” Przyszłe obserwatoria kosmiczne, w tym misje Keplera i interferometrii kosmicznej oraz Terrestrial Planet Finder, będą odgrywać decydującą rolę w rozróżnianiu tych podstawowych alternatyw.
