Hubble obserwuje dziwną egzoplanetę na odległej orbicie
Planeta znajdująca się na nietypowej orbicie wokół gwiazdy podwójnej oddalonej o 336 lat świetlnych od nas może stanowić wskazówkę do tajemnicy kryjącej się znacznie bliżej naszego domu: hipotetycznego, odległego ciała w naszym Układzie Słonecznym, zwanego „Dziewiątą Planetą”.
Jest to pierwszy raz, kiedy astronomowie byli w stanie zmierzyć ruch masywnej planety podobnej do Jowisza, krążącej bardzo daleko od swoich gwiazd macierzystych i widocznego dysku szczątków. Dysk ten jest podobny do naszego Pasa Kuipera, tworu złożonego z małych, lodowych ciał, znajdującego się za orbitą Neptuna. W naszym Układzie Słonecznym podejrzana Dziewiąta Planeta również leżałaby daleko poza Pasem Kuipera na podobnie dziwnej orbicie. Chociaż poszukiwania Dziewiątej Planety trwają, odkrycie egzoplanety jest dowodem na to, że tak istnienie dziwnych orbit jest możliwe.
Układ ten przedstawia potencjalnie unikalne porównanie z naszym Układem Słonecznym. Planeta leży bardzo daleko od swoich gwiazd macierzystych na ekscentrycznej i bardzo niewyrównanej orbicie, takiej, jaką się przewiduje dla Dziewiątej Planety. To nasuwa pytanie, w jaki sposób te planety powstały i ewoluowały, aby znaleźć się w swojej obecnej konfiguracji – wyjaśnia główny autor artykułu, Meiji Nguyen z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Układ, w którym przebywa ten gazowy olbrzym, ma zaledwie 15 mln lat. To sugeruje, że nasza Dziewiąta Planeta – jeżeli istnieje – mogła powstać na bardzo wczesnym etapie ewolucji naszego liczącego 4,6 mld lat Układu Słonecznego.
Ekstremalna orbita
Egzoplaneta o masie 11 mas Jowisza, zwana HD 106906 b, została odkryta w 2013 roku za pomocą teleskopów Magellana w Obserwatorium Las Campanas na pustyni Atakama w Chile. Astronomowie jednak nie wiedzieli nic na temat orbity tej planety. Wymagało to zebrania bardzo dokładnych pomiarów ruchu z niezwykłą precyzją dotyczących włóczęgi przez ponad 14 lat. Zespół wykorzystał archiwalne dane Hubble’a, które dostarczyły dowodów na ten ruch, czegoś, co mógł zrobić tylko Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Egzoplaneta znajduje się bardzo daleko od swojej pary macierzystych, jasnych, młodych gwiazd – ponad 730 razy dalej niż wynosi odległość Ziemi od Słońca, czyli prawie 110 mld km. Ta duża separacja sprawiła, że określenie orbity trwającej 15 000 lat, w tak stosunkowo krótkim przedziale czasowym obserwacji Hubble’a, było ogromnym wyzwaniem. Planeta bardzo powoli pełznie po swojej orbicie, co jest zasługą słabego przyciągania grawitacyjnego jej bardzo odległych gwiazd macierzystych.
Zespół Hubble’a był zaskoczony, gdy odkrył, że odległy świat ma ekstremalną orbitę, która jest bardzo niewyrównana, wydłużona i położona na zewnątrz dysku szczątków, który otacza gwiazdę podwójną planety. Sam dysk szczątków wygląda bardzo nietypowo, być może z powodu przyciągania niesfornej planety.
Jak to się tam dostało?
Jak więc egzoplaneta dotarła na tak odległą i dziwnie nachyloną orbitę? Dominująca teoria głosi, że uformowała się ona znacznie bliżej swoich gwiazd, około trzy razy dalej niż wynosi odległość Ziemia-Słońce. Jednak opór w dysku gazowym układu spowodował rozpad orbity planety, zmuszając ją do migracji do wewnątrz w kierunku pary gwiazd. Efekt grawitacyjny wirującej gwiazdy podwójnej wyrzucił ją następnie na ekscentryczną orbitę, co prawie wyrzuciło ją z układu w pustkę przestrzeni międzygwiazdowej. Następnie przelatująca w pobliżu gwiazda spoza układu ustabilizowała orbitę egzoplanety i uniemożliwiła jej opuszczenie macierzystego układu.
Korzystając z precyzyjnych pomiarów odległości i ruchu wykonanych przez satelitę badawczego Gaia, przechodzące w pobliżu gwiazdy zostały zidentyfikowane w 2019 roku przez członków zespołu Roberta De Rosę z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Santiago w Chile i Paula Kalasa z Uniwersytetu Kalifornijskiego.
Pełnomocnik Dziewiątej Planety?
Ten scenariusz dla dziwacznej orbity HD 106906 b jest pod pewnymi względami podobny do tego, co mogło spowodować, że hipotetyczna Dziewiąta Planeta znalazła się w zewnętrznych krańcach naszego Układu Słonecznego, daleko poza orbitami innych planet i poza Pasem Kuipera. Mogła ona powstać w wewnętrznym Układzie Słonecznym i zostać wyrzucona w wyniku interakcji z Jowiszem. Jednak Jowisz najprawdopodobniej wyrzuciłby Dziewiątą Planetę daleko poza Plutona. Przechodzące w pobliżu gwiazdy mogłyby ustabilizować orbitę wyrzuconej planety, odsuwając ścieżkę orbity od Jowisza i innych planet w wewnętrznym Układzie Słonecznym.
Jak dotąd astronomowie mają zaledwie poszlaki dotyczące Dziewiątej Planety. Znaleźli gromadę małych ciał niebieskich za Neptunem, które poruszają się po nietypowych orbitach w porównaniu z resztą Układu Słonecznego. Konfiguracja ta, jak twierdzą niektórzy astronomowie, sugeruje, że obiekty te były połączone wspólnie przez grawitację ogromnej, niewidocznej planety. Alternatywna teoria głosi, że nie ma jednej olbrzymiej, zakłócającej planety, a brak równowagi jest spowodowany połączonym wpływem wielu, znacznie mniejszych obiektów. Inna teoria głosi, że Dziewiąta Planeta w ogóle nie istnieje, a zgrupowanie mniejszych ciał może być tylko statystyczną anomalią.
Cel dla Teleskopu Webba
Naukowcy będą chcieli wykorzystać przyszły Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do uzyskania danych dotyczących HD 106906 b, aby zrozumieć planetę w szczegółach. Jedno pytanie, które możemy zadać, brzmi: czy planeta posiada krążący wokół jej osi swój własny dysk szczątków? Czy przechwytuje materię za każdym razem, gdy zbliża się do swoich gwiazd macierzystych? I czy bylibyśmy w stanie zmierzyć to za pomocą danych z JWST? Ponadto, jeżeli chodzi o pomoc w zrozumieniu orbity, myślę, że Webb byłby przydatny w potwierdzeniu naszego wyniku – powiedział De Rosa.
Ponieważ Webb jest czulszy na mniejsze planety o masie Saturna, może być w stanie wykryć inne egzoplanety, które zostały wyrzucone z tego i innych wewnętrznych układów planetarnych. Dzięki JWST astronomowie będą mogli zacząć szukać planet, które są zarówno nieco starsze jak i nieco słabsze. Wyjątkowa czułość i możliwość obrazowania Webba otworzą nowe możliwości wykrywania i badania tych niekonwencjonalnych planet i układów.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
