Astronomowie odkryli właśnie planetę, która krąży w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu swojej gwiazdy macierzystej. Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś podobnego.
Zagadka ta jest tym bardziej skomplikowana dla astronomów, iż w tym układzie planetarnym nie ma masywnego towarzysza, który mógłby wpłynąć na orbitę planety, a tym samym wyjaśnić tę konfigurację.
Egzoplaneta GJ 3090 b, bo tak nazywa się buntownicza planeta, jest dla naukowców „wielkim zaskoczeniem”. Wyniki odkrycia opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Kosmiczna łamigłówka
Gwiazda i jej planety powstają, gdy gdzieś w przestrzeni kosmicznej obłok gazu i pyłu zapada się w siebie. Obłok ten tworzy następnie dysk wokół rodzącej się gwiazdy, w którym uformują się planety. Zarówno protogwiazda i jej dysk obracają się w tym samym kierunku.
W tym idealnym scenariuszu planety uformowane w dysku będą się obracać w tej samej płaszczyźnie co równik gwiezdny, prostopadle do osi obrotu. Astronomowie nazywają takie układy układami wyrównanymi.
W Układzie Słonecznym osiem planet krąży w tym samym kierunku co Słońce, ale między ich płaszczyznami orbit a płaszczyzną równikową Słońca istnieje niewielki kąt. Kąt ten, nazywany Psi, waha się od około 3 do 7 stopni w zależności od planety. Na przykład dla Ziemi wynosi on nieco ponad 7 stopni. Kąt Psi dla GJ 3090 b wynosi około 136 stopni.
Pomiar kąta Psi dostarcza wskazówek dotyczących powstawania i ewolucji układów planetarnych. Dlatego naturalne jest, iż próbujemy mierzyć go również dla innych układów planetarnych. Ku naszemu wielkiemu zaskoczeniu, planeta GJ 3090 b nie tylko znajduje się na bardzo nieregularnej orbicie, ale również krąży wstecznie, w kierunku przeciwnym do obrotu swojej gwiazdy – powiedział Yann Carteret, doktorant w Katedrze Astronomii na Wydziale Nauk Ścisłych Uniwersytetu Genewskiego i pierwszy autor badania dotyczącego planety GJ 3090 b.
Układ planetarny GJ 3090
GJ 3090 to czerwony karzeł, gwiazda chłodniejsza i mniejsza od naszego Słońca. Planeta GJ 3090 b, która ją krąży, została po raz pierwszy wykryta przez teleskop kosmiczny TESS, który skanuje niebo w poszukiwaniu tranzytów (niewielkich, okresowych zmian jasności gwiazdy spowodowanych przejściem planety przed nią). Planeta ma promień 2,2 razy większy od Ziemi i masę 4,5 razy większą od Ziemi, co czyni ją sub-Neptunem. To najliczniejsza klasa egzoplanet w naszej galaktyce.
NIRPS, szwajcarski spektrograf zainstalowany w Obserwatorium La Silla, posłużył do wykrycia dwóch innych planet w tym układzie, potwierdzenia obecności GJ 3090 b, zmierzenia jej masy, a przede wszystkim określenia jej nietypowej konfiguracji orbitalnej.
To właśnie czułość instrumentu NIRPS w podczerwieni pozwoliła na osiągnięcie precyzji niezbędnej do pomiaru kąta między płaszczyzną orbity planety a płaszczyzną równikową gwiazdy w przypadku tak małej planety – powiedziała Léna Parc, doktorantka w Katedrze Astronomii na Wydziale Nauk Ścisłych Uniwersytetu Genewskiego i współautorka badania.
Brakuje kosmicznego winowajcy
W wielu układach planetarnych mocno przechylone albo wsteczne orbity można próbować wyjaśnić oddziaływaniem innego masywnego obiektu. Duża planeta lub druga gwiazda może przez miliony lat zmieniać orbitę mniejszego świata, stopniowo wytrącając go z pierwotnej konfiguracji.
W przypadku GJ 3090 astronomowie nie znaleźli jednak dowodu na obecność takiego masywnego towarzysza, który mógłby w oczywisty sposób odpowiadać za orbitę GJ 3090 b. Co więcej, wśród znanych układów wieloplanetarnych tylko pięć ma planetę o niewspółosiowości przekraczającej 70 stopni. GJ 3090 b, z wartością około 136 stopni, znajduje się więc w naprawdę ekstremalnym gronie.
To stawia naukowców przed pytaniem – kto obrócił tę planetę do góry nogami? Jednym z możliwych wyjaśnień jest scenariusz znacznie bardziej skomplikowany niż zwykłe przestawienie gotowej planety.
Naukowcy rozważają możliwość, iż GJ 3090 w pewnym momencie swojego powstawania przechwyciła dodatkowy, niewspółosiowy dysk materii. Taki wtórny dysk mógłby obracać się w kierunku przeciwnym do głównego dysku, z którego powstała gwiazda.
Jeżeli później właśnie z tego materiału powstały planety, ich orbity od początku mogły być zupełnie inne niż oczekujemy po klasycznym modelu powstawania układu planetarnego. GJ 3090 b nie musiałaby więc zostać odwrócona już po narodzinach. Mogła po prostu uformować się w miejscu, w którym obowiązywały inne zasady orbitalnej układanki.
To na razie hipoteza, a nie ostateczne rozwiązanie zagadki. Astronomowie mają więc przed sobą niezwykłą kosmiczną łamigłówkę.
Główna ilustracja: Artystyczna wizualizacja planety typu sub-Neptun. Grafika wygenerowana przez AI.
