Europejska misja kosmiczna odkryła orbitalnie rezonansowy system, który mówi astronomom o powstawaniu i ewolucji układu planetarnego.
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) realizuje szereg misji mających na celu odkrywanie i badanie egzoplanet, czyli planet poza Układem Słonecznym.
Jedna z tych misji, Cheops (CHAracterising ExOPlanet Satellite), odkryła rzadki układ gwiazd położony w odległości około 100 lat świetlnych.
Według ESA jest to ważne odkrycie, ponieważ może nam powiedzieć o powstaniu i ewolucji układu planetarnego.
Cheops odkrył, że wokół gwiazdy o nazwie HD110067 krąży co najmniej sześć planet, a konfiguracja orbit tych planet pokazuje, że układ pozostaje w dużej mierze niezmieniony od czasu jego powstania, ponad miliard lat temu.
„Uważamy, że tylko około jeden procent wszystkich systemów pozostaje w rezonansie” – powiedział Rafael Luque z wydziału astronomii Uniwersytetu w Chicago. Dlatego HD110067 jest wyjątkowy i zachęca do dalszych badań.
„Pokazuje nam nieskazitelną konfigurację układu planetarnego, który przetrwał w nienaruszonym stanie”.
Spadki jasności gwiazdy zostały po raz pierwszy wykryte przez należący do NASA satelita Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) w 2020 r. – to znak, że pomiędzy gwiazdą a naszym widokiem na jej światło mogą znajdować się planety.
Początkowo astronomowie sądzili, że dane ujawniły dwie możliwe planety, ale dwa lata później nowe dane z TESS sugerowały, że początkowa hipoteza nie miała sensu, ale zamiast tego przedstawiły dowody na istnienie dwóch różnych możliwych planet.
„Wtedy zdecydowaliśmy się wykorzystać Cheopsa. Wybraliśmy się na łowienie sygnałów spośród wszystkich potencjalnych okresów, jakie mogą mieć te planety” – powiedział Luque.
Planety w „rezonansie orbitalnym”
Planety znajdują się w rezonansie orbitalnym, co oznacza, że ich okresy orbitalne można wyrazić jako stosunek dwóch liczb całkowitych.
W przypadku HD110067 stwierdzono, że najbardziej zewnętrzna planeta okrąża orbitę w 20,519 dni, czyli prawie dokładnie 1,5 razy dłużej niż okres obiegu następnej planety wynoszący 13,673 dni. To z kolei jest prawie 1,5 razy dłuższe od okresu obiegu planety wewnętrznej i wynosi 9,114 dni.
Dopasowując te dane do jeszcze niewyjaśnionych danych, zespół był w stanie zidentyfikować, że w układzie znajdują się jeszcze trzy planety.
„Cheops dał nam tę konfigurację rezonansową, która pozwoliła nam przewidzieć wszystkie pozostałe okresy. Bez tego wykrycia przez Cheopsa byłoby to niemożliwe” – wyjaśnił Luque.
Orbitalnie rezonansowe układy planetarne są bardzo rzadkie, ponieważ w zdecydowanej większości układów naturalna ewolucja orbit planet została zakłócona. Może to być spowodowane wpływem masywnej planety w układzie na mniejsze z większym efektem grawitacyjnym, bliskim spotkaniem z przechodzącą gwiazdą, a nawet uderzeniem w jedną z planet.
„Jak to ujął nasz zespół naukowy: dzięki Cheopsowi niezwykłe odkrycia brzmią zwyczajnie. Z zaledwie trzech znanych układów rezonansowych składających się z sześciu planet jest to obecnie drugi odkryty przez Cheopsa i to w ciągu zaledwie trzech lat działalności” – powiedział Maximilian Günther, Naukowiec projektu ESA dla Cheopsa.
Inne dedykowane misje egzoplanet ESA to Plato i Ariel.
Wystrzelenie sondy Plato planowane jest na 2026 r. i wykorzysta swój szereg kamer do badania egzoplanet podobnych do Ziemi na orbitach aż do ekosfery gwiazd podobnych do Słońca, mierząc rozmiary planet i odkrywając egzoksiężyce i pierścienie wokół nich.
Tymczasem Ariel ma wystartować w 2029 r. i będzie analizował skład chemiczny atmosfer egzoplanet.
Wyniki wszystkich trzech misji powinny ujawnić, jakie są egzoplanety i ich układy, a także powiedzieć nam, jak wyjątkowy jest nasz Układ Słoneczny.
