W kosmicznym walcu wokół pobliskiej gwiazdy zauważono sześć egzoplanet

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Astronomowie wykorzystali dwa różne satelity do wykrywania egzoplanet, aby rozwiązać kosmiczną zagadkę i odkryć rzadką rodzinę sześciu planet znajdujących się około 100 lat świetlnych od Ziemi. To odkrycie może pomóc naukowcom odkryć tajemnice powstawania planet.

Sześć planet zewnętrznych kręci się wokół jasnej, podobnej do Słońca gwiazdy o nazwie HD110067, znajdującej się w gwiazdozbiorze Coma Berenice na północnym niebie. Większe od Ziemi, ale mniejsze od Neptuna, planety należą do mało zrozumiałej kategorii zwanej planetami podneptunowymi, które zwykle można znaleźć krążąc wokół gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej. Planety, oznaczone od b do g, krążą wokół gwiazdy w niebiańskim tańcu znanym jako rezonans orbitalny.

Z badania opublikowanego w środę w czasopiśmie wynika, że ​​można dostrzec wyraźne wzorce, w których planety kończą swoje orbity i wywierają na siebie siły grawitacyjne. Magazyn Przyrodniczy. Na każde sześć orbit wykonanych przez planetę b, planetę najbliższą gwiazdy, najdalsza planeta g wykonuje jedno orbitę.

Ponieważ planeta c wykonuje trzy orbity wokół gwiazdy, planeta d wykonuje dwa, a gdy planeta e wykonuje cztery orbity, planeta f wykonuje trzy.

Ten harmonijny rytm tworzy rezonansowy łańcuch, w którym sześć planet ustawia się w jednej linii co kilka orbit.

Tym, co czyni tę rodzinę planet niezwykłym odkryciem, jest to, że niewiele się zmieniło od czasu powstania układu ponad miliard lat temu, a to odkrycie może rzucić światło na ewolucję planet i pochodzenie dominujących podplanet. W naszej domowej galaktyce.

Naukowcy po raz pierwszy zauważyli ten układ gwiazd w 2020 roku, kiedy należący do NASA satelita Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) wykrył spadki jasności HD110067. Spadek światła gwiazd często wskazuje, że planeta przechodzi pomiędzy swoją gwiazdą macierzystą a satelitą obserwacyjnym, gdy planeta porusza się po swojej orbicie. Wykrywanie tych spadków jasności, zwane metodą tranzytu, to jedna z głównych strategii stosowanych przez naukowców do identyfikacji egzoplanet za pomocą teleskopów naziemnych i kosmicznych.

Astronomowie określili okresy orbit dwóch planet wokół gwiazdy na podstawie danych z 2020 roku. Dwa lata później TESS ponownie zaobserwował gwiazdę i dowody sugerowały różne okresy orbitalne tych planet.

Kiedy zbiory danych nie zostały zebrane, astronom i główny autor badania Raphael Luc wraz z kilkoma kolegami postanowili jeszcze raz przyjrzeć się gwieździe, korzystając z innego satelity – satelity. Charakterystyka satelitów egzoplanet Europejskiej Agencji KosmicznejAlbo Chufu. Podczas gdy TESS służy do obserwacji części nocnego nieba w celach krótkich obserwacji, Chufu służy do obserwacji jednej gwiazdy na raz.

„Szukaliśmy sygnałów pomiędzy wszystkimi możliwymi okresami, przez które mogą przechodzić te planety” – powiedział Luckey, badacz ze stopniem doktora na Wydziale Astronomii i Astrofizyki Uniwersytetu w Chicago.

Powiedział, że dane zebrane przez Chufu pomogły zespołowi rozwiązać „kryminał” zainicjowany przez TESS. Chufu był w stanie określić obecność trzeciej planety w układzie, co zadecydowało o potwierdzeniu okresów orbit pozostałych dwóch planet, a także ich rytmicznego rezonansu.

Gdy zespół porównał resztę niewyjaśnionych danych TESS z obserwacjami Cheopsa, odkrył pozostałe trzy planety krążące wokół gwiazdy. Dalsze operacje za pomocą teleskopów naziemnych potwierdziły istnienie planet.

Czas wyznaczony przez Chufu na obserwację gwiazdy pomógł astronomom wyeliminować mieszane sygnały z danych TESS w celu określenia liczby planet przechodzących przed gwiazdą oraz echa ich orbit.

„Chufu dał nam tę rezonansową formację, która pozwoliła nam przewidzieć wszystkie inne okresy. Gdyby nie to objawienie od Chufu, byłoby to niemożliwe” – powiedział Loki.

Najbliższa planeta potrzebuje nieco ponad dziewięciu ziemskich dni, aby zakończyć swój obrót wokół gwiazdy, a najdalsza planeta potrzebuje około 55 dni. Wszystkie planety krążą wokół swojej gwiazdy szybciej niż Merkury, którego pełne okrążenie wokół Słońca zajmuje 88 dni.

Biorąc pod uwagę bliskość HD110067, planety prawdopodobnie charakteryzują się średnimi ekstremalnymi temperaturami podobnymi do Merkurego i Wenus, wahającymi się od 167°C do 527°C (332°F do 980°F).

Tworzenie się układów planetarnych, takich jak nasz Układ Słoneczny, może być procesem gwałtownym. Chociaż astronomowie uważają, że planety początkowo mają tendencję do formowania się w rezonansie wokół gwiazd, wpływ grawitacyjny masywnych planet, ich zderzenie z przechodzącą gwiazdą lub zderzenie z innym ciałem niebieskim może zaburzyć równowagę harmoniczną.

Większość układów planetarnych nie znajduje się w rezonansie, a te zawierające wiele planet, które utrzymały swoje początkowe rytmiczne orbity, są rzadkie, powiedział Luckey, dlatego astronomowie chcą szczegółowo badać HD110067 i jej planety jako „rzadką skamieniałość”.

„Uważamy, że tylko około jeden procent wszystkich systemów pozostaje w rezonansie” – stwierdził Luckey w oświadczeniu. „Pokazuje nam pierwotną formację nietkniętego układu planetarnego”.

To odkrycie jest już drugim przypadkiem, w którym Chufu pomógł wykryć układ planetarny za pomocą rezonansu orbitalnego. Pierwsza, tzw TOI-178 ogłoszony w 2021 roku.

„Słowami naszego zespołu naukowego: Chufu sprawia, że ​​niezwykłe odkrycia wydają się zwyczajne” – Maximilian Günther, naukowiec zajmujący się projektem Chufu w ESA, powiedział w oświadczeniu: „Z trzech znanych układów rezonansowych obejmujących sześć planet, ten jest obecnie drugim znalezionym”. Chufu i to w ciągu zaledwie trzech lat działalności.”

Autorzy badania twierdzą, że system można również wykorzystać do badania powstawania planet subneptunowych.

Chociaż planety subneptunowe są powszechne w Drodze Mlecznej, nie można ich znaleźć w naszym Układzie Słonecznym. Astronomowie nie są zgodni co do tego, jak powstały te planety i z czego są zbudowane, więc cały układ złożony z planet pod Neptunem mógłby pomóc naukowcom w dokładniejszym ustaleniu ich pochodzenia, powiedział Luckey.

Odkryto wiele egzoplanet krążących wokół gwiazd karłowatych, które są znacznie chłodniejsze i mniejsze od naszego Słońca, podobnie jak nasza planeta Słynny układ TRAPPIST-1 i jego siedem planetZostał ogłoszony w 2017 roku. Chociaż system TRAPPIST-1 zawiera również strunę rezonansową, słabość gwiazdy macierzystej utrudnia obserwacje.

Jednak HD110067, która ma masę 80% masy naszego Słońca, jest najjaśniejszą znaną gwiazdą i ma na swojej orbicie ponad cztery planety, więc obserwacja układu jest znacznie łatwiejsza.

Wstępne wykrycie masy planet sugeruje, że niektóre z nich mają puszystą atmosferę bogatą w wodór, co czyni je idealnymi celami badań dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Gdy światło gwiazd przechodzi przez atmosfery planet, Webb może zostać wykorzystany do określenia składu każdego świata.

„Wydaje się, że planety subneptunowe w układzie HD110067 mają niskie masy, co wskazuje, że mogą być bogate w gaz lub wodę. Przyszłe obserwacje, na przykład za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, atmosfery tych planet mogą określić, czy planety mają skaliste lub wnętrza bogate w wodę.