Astronomowie przeanalizowali ponad sto lat obserwacji 70 Ophiuchi. Okazuje się, iż sygnał przypominający obecność planet pochodził od samych gwiazd.
Pierwszej planety szukano tam jeszcze zanim ktokolwiek wiedział, czy planety poza Układem Słonecznym w ogóle istnieją. 70 Ophiuchi od 1855 r. regularnie podsuwał astronomom powody do sporych podejrzeń. Teraz naukowcy przeanalizowali ponad sto lat obserwacji i odkryli, iż część najbardziej obiecujących sygnałów produkowały same gwiazdy. Wielkich planet nie znaleziono, ale mniejsze światy przez cały czas mogą się tam ukrywać.
Ta historia zaczęła się 171 lat temu
70 Ophiuchi znajduje się zaledwie około 16,7 roku świetlnego od Ziemi. Nie jest pojedynczą gwiazdą, ale parą pomarańczowych karłów oznaczonych jako 70 Oph A i 70 Oph B, które krążą wokół wspólnego środka masy. To właśnie ten ruch od dawna przyciągał uwagę astronomów.
Już w 1855 r. brytyjski astronom William Stephen Jacob zauważył nieprawidłowości w obserwowanej orbicie układu. Uznał, iż może odpowiadać za nie niewidoczne ciało planetarne. Była to jedna z pierwszych w historii poważnych prób wykrycia planety poza Układem Słonecznym.
Problem jednak w tym, iż planety nie znaleziono. Kolejne dekady przynosiły za to następne podejrzane sygnały i następne propozycje dodatkowych ciał. W 1899 r. pojawiła się kolejna hipoteza niewidocznego towarzysza, później wracano do niej także w XX w. Za każdym razem bardziej precyzyjne obserwacje podcinały wcześniejszym interpretacjom skrzydła. 70 Ophiuchi stał się więc czymś w rodzaju astronomicznego niedokończonego śledztwa. Planeta ciągle zdawała się być gdzieś blisko, ale nigdy nie udało się jej złapać.
Teraz zespół kierowany przez naukowców związanych z University of Michigan zebrał te poszlaki w całość. W badaniu opublikowanym w The Astrophysical Journal wykorzystano ponad stulecie danych astrometrycznych i obserwacji prędkości radialnych, uzupełniając je nowymi, bardzo dokładnymi pomiarami.
Gwiazda się rusza. Planeta? Niekoniecznie
Jednym z podstawowych sposobów poszukiwania egzoplanet jest obserwowanie niewielkich zmian ruchu gwiazdy. Planeta nie krąży bowiem wokół idealnie nieruchomego słońca. Oba ciała obiegają wspólny środek masy, dlatego gwiazda delikatnie przesuwa się raz w naszą stronę, a raz od nas.
Takie zmiany można odczytać w widmie jej światła. To właśnie metoda prędkości radialnej pozwala wykrywać planety, których samych nie jesteśmy w stanie zobaczyć. W przypadku 70 Ophiuchi wszystko wyglądało podejrzanie dobrze. W danych dotyczących obu gwiazd występowały długoterminowe zmiany prędkości. Jednym z możliwych wyjaśnień był wpływ planet. Najnowsza analiza pokazuje jednak coś innego.
Badacze wykorzystali m.in. 499 nowych pomiarów 70 Oph A i 334 pomiary 70 Oph B wykonane w latach 2023-2025. Po połączeniu ich z historycznymi obserwacjami udało się bardzo dokładnie odtworzyć ruch całego układu. I wtedy planeta zniknęła, a zmiany, które mogły wyglądać jak grawitacyjne szarpnięcia powodowane przez dodatkowe ciało, pasują do aktywności samych gwiazd. Plamy, aktywne obszary powierzchni i rotacja gwiazdy mogą zmieniać jej widmo w sposób, który w pomiarach prędkości radialnej przypomina obecność planety.
Innymi słowy, astronomowie patrzyli na chybotanie gwiazd i przez lata nie mogli mieć pewności, czy pociąga je niewidoczny świat. Okazuje się, iż przynajmniej w przypadku dużych planet najprawdopodobniej oszukiwała ich powierzchnia samych gwiazd.
Jowisza tam raczej nie ma
Brak planety jest tu paradoksalnie naprawdę konkretnym wynikiem. Nowe dane pozwalają wykluczyć planetę o masie Jowisza krążącą wokół 70 Oph A w odległości mniejszej niż około 5 jednostek astronomicznych. Jedna jednostka astronomiczna odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca. Czułość pomiarów pozostało większa bliżej gwiazdy. Przy orbicie o promieniu około 1 jednostki astronomicznej dane pozwalają wykryć ciało mające około 0,3 masy Jowisza, a przy dwóch jednostkach astronomicznych około połowy jego masy.
Jeszcze ciaśniejsze ograniczenia udało się uzyskać dla drugiej gwiazdy. Wokół 70 Oph B w odległości do około 0,5 jednostki astronomicznej nie powinno być planet cięższych niż mniej więcej 0,25-0,3 masy Jowisza. Ograniczenia dotyczą przede wszystkim konfiguracji planetarnych zgodnych z płaszczyzną układu podwójnego. Nietypowo nachylone orbity mogą być trudniejsze do wykluczenia. Same planety w układach dwóch gwiazd nie są oczywiście czymś niemożliwym. Znamy już choćby ogromne planety krążące wokół masywnych układów podwójnych, mimo iż kiedyś samo ich powstanie w takim otoczeniu wydawało się problematyczne.
Mniejsza planeta przez cały czas może tam siedzieć
Astronomowie nie zamknęli teraz sprawy 70 Ophiuchi. Po prostu wyrzucili z listy podejrzanych największe planety. Symulacje pokazują, iż wokół 70 Oph A mogą istnieć stabilne orbity sięgające mniej więcej 2,5 jednostki astronomicznej. Obejmuje to także strefę zamieszkiwalną, czyli obszar, w którym przy odpowiedniej atmosferze temperatura mogłaby pozwalać na istnienie ciekłej wody na powierzchni skalistej planety.
Nowe pomiary nie wykluczają tam świata o masie Saturna ani obiektów jeszcze mniejszych. Ziemia byłaby daleko poniżej obecnych możliwości tych obserwacji. To istotne także z punktu widzenia przyszłych teleskopów – 70 Ophiuchi jest blisko, jego dwie gwiazdy mają teraz bardzo dobrze wyznaczone orbity, a duża część miejsca, w którym można było spodziewać się gazowych olbrzymów, została właśnie wykreślona z mapy. Zamiast patrzeć wszędzie, kolejne obserwatoria dostają znacznie dokładniejszą instrukcję, gdzie warto szukać.
Zobacz także:
W grę wchodzą przyszłe misje nastawione na bezpośrednie obserwacje niewielkich egzoplanet, w tym planowane przez NASA Habitable Worlds Observatory. Tym razem astronomowie będą już również wiedzieli, jak łatwo same gwiazdy mogą podrzucić im fałszywy trop.
Historia 70 Ophiuchi jest pod tym względem po prostu piękna. Zaczęła się 171 lat temu od podejrzenia istnienia planety, kiedy żadnej egzoplanety nie znaliśmy jeszcze na pewno. Dzisiaj potrafimy już powiedzieć, iż wielkiego Jowisza najpewniej tam nie ma. Ale mała planeta wciąż może spokojnie krążyć w miejscu, w którym od ponad półtora wieku próbujemy ją znaleźć.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
