Egzoplaneta uchwycona w ruchu


Po raz pierwszy astronomowie zdołali bezpośrednio śledzić ruch planety pozasłonecznej w jej drodze z jednej na drugą stronę gwiazdy macierzystej. Planeta ma najmniejszą orbitę spośród bezpośrednio zobrazowanych egzoplanet, znajduje się prawie tak blisko swojej gwiazdy, jak Saturn od Słońca. Naukowcy wierzą, że mogła uformować się w podobny sposób, jak olbrzymie planety w Układzie Słonecznym. Ponieważ gwiazda jest bardzo młoda, odkrycie jest dowodem na to, że gazowe olbrzymy mogą formować się z dysków w zaledwie kilka milionów lat, co jest bardzo krótkim okresem w kosmicznej skali czasu.

Beta Pictoris ma tylko 12 milionów lat, czyli mniej niż trzy tysięczne wieku Słońca, ale jest 0 75% bardziej masywna od naszej gwiazdy. Położona jest w odległości około 60 lat świetlnych, w kierunku konstelacji Malarza. Beta Pictoris to jeden z najbardziej znanych przykładów gwiazdy otoczonej przez pyłowy dysk protoplanetarny [1]. Wcześniejsze obserwacje ujawniły zaburzenia w dysku, nachylony drugi dysk oraz komety spadające na gwiazdę. „Były to niebezpośrednie  oznaki, które zdecydowanie sugerowały istnienie masywnej planety i nasze nowe obserwacje definitywnie potwierdziły tę hipotezę” mówi Anne-Marie Lagrange kierująca zespołem. „Ponieważ gwiazda jest młoda, nasze wyniki dowodzą, że olbrzymie planety mogą formować się z dysków w zakresach czasu tak krótkich jak kilka milionów lat.”

Najnowsze obserwacje pokazały, że dyski wokół młodych gwiazd ulegają rozproszeniu w ciągu kilku milionów lat, więc formowanie się olbrzymich planet musi następować szybciej niż wcześniej sądzono. Beta Pictoris jest jawnym dowodem, że jest to faktycznie możliwe.

Aby zbadać bezpośrednie otoczenie Beta Pictoris zespół używał w latach 2003, 2008 i 2009 instrumentu NAOS-CONICA (inna nazwa: NACO [2]), zamontowanego na jednym z 8,2-metrowych teleskopów Very Large Telescope (VLT). W roku 2003 zaobserwowano w dysku słabe źródło (eso0842), ale nie można było wtedy wykluczyć możliwości, że była to gwiazda tła. Na nowych zdjęciach uzyskanych w 2008 r. i wiosną 2009 r. źródło zniknęło! Najnowsze obserwacje przeprowadzone jesienią 2009 r. ujawniły obiekt po drugiej stronie dysku, po okresie skrywania się za lub przed gwiazdą (w takiej sytuacji obiekt jest ukryty w świetle gwiazdy). Potwierdziło to, że źródło rzeczywiście było egzoplanetą i że okrążało gwiazdę centralnę. Dało to także pogląd na rozmiar orbity wokół gwiazdy.

Dostępne są zdjęcia około dziesięciu planet pozasłonecznych, a planeta wokół Beta Pictoris (oznaczona „Beta Pictoris b”) ma wśród nich najmniejszą znaną orbitę. Orbita jest położona w odległości od 8 do 15 razy takiej jak dystans Ziemia-Słońce – czyli 8-15 jednostek astronomicznych – co jest mniej więcej równe odległości Saturna od Słońca. „Krótki okres planety pozwoli nam zarejestrować pełną orbitę w ciągu jakichś 15-20 lat, a dalsze badania Beta Pictoris b dostarczą bezcennych danych na temat fizyki i chemii atmosfer młodych planet olbrzymów.” Mówi Mickael Bonnefoy, student uczestniczący w badaniach.

Planeta ma masę około dziewięciu mas Jowisza oraz odpowiednią masę i położenie, aby wyjaśnić obserwowane zaburzenie w wewnętrznej części dysku. Zatem niniejsze odkrycie ma pewne podobieństwa do przewidzenia istnienia Neptuna przez Adamsa i Le Verriera w XIX wieku, bazując na obserwacjach orbity Urana.

Razem z planetami znalezionymi wokół młodych, masywnych gwiazd Fomalhaut i  HR8799, istnienie Beta Pictoris b sugeruje, że superjowisze mogą być częstymi produktami formowania się planet wokół bardziej masywnych gwiazd”  wyjaśnia członek zespołu Gael Chauvin.

Takie planety zaburzają dyski wokół swoich gwiazd, tworząc struktury, które mogą być obserwowane przez Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), rewolucyjny teleskop budowany przez ESO razem z międzynarodowymi partnerami.

Uzyskano zdjęcia kilku innych kandydatów na planety, ale obiekty te znajdują się dalej od swoich gwiazd centralnych niż Beta Pictoris b. Gdyby planety te znajdowały się Układzie Słonecznym, wszystkie leżałyby blisko lub poza orbitą najdalszej planety – Neptuna. Procesy formowania się odległych planet prawdopodobnie są całkiem różne od tych w Układzie Słonecznych i Beta Pictors.

Najnowsze bezpośrednie zdjęcia egzoplanet – wiele wykonanych za pomocą VLT – ilustrują różnorodność systemów planetarnych” mówi Lagrange. „Wśród nich Beta Pictoris b jest najbardziej znaczącym przypadkiem planety, która mogła uformować się w taki sam sposób jak olbrzymie planety w Układzie Słonecznym.”

Uwagi

[1] Dyski kolizyjne są złożone z pyłu będącego wynikiem zderzeń pomiędzy większymi ciałami, takimi jak embriony planetarne i asteroidy. Są większymi wersjami pasma pyłu zodiakalnego w Układzie Słonecznym. Dysk wokół Beta Pictoris był pierwszym, dla którego uzyskano zdjęcie. Rozciąga się na ponad 1000 razy dalej niż odległość Ziemi od Słońca.

[2] NACO to instrument optyki adaptywnej zamontowany na Bardzo Dużym Teleskopie (ESO Very Large Telescope) znajdującym się w Chile. Dzięki optyce adaptywnej astronomowie mogą usuwać większość efektów pochodzących od atmosfery i uzyskiwać bardzo ostre obrazy.

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1019