Potężny system pierścieni wokół J1407b – dużo większy od pierścieni Saturna

dnia 30/11/2016
Wizja artystyczna przedstawiająca system pierścieni otaczających młodego gazowego olbrzyma lub brązowego karła J1407b. Na zdjęciu widać w jaki sposób pierścienie przesłaniają podobną do Słońca gwiazdę J1407 w 2007 roku. Źródło: Ron Miller

Wizja artystyczna przedstawiająca system pierścieni otaczających młodego gazowego olbrzyma lub brązowego karła J1407b. Na zdjęciu widać w jaki sposób pierścienie przesłaniają podobną do Słońca gwiazdę J1407 w 2007 roku. Źródło: Ron Miller

Astronom Eric Mamajek z University of Rochester wraz ze współautorem z Obserwatorium w Lejdzie odkrył,ze system pierścieni, który regularnie przesłania bardzo młodą gwiazdę podobną do Słońca – J1407 ma niesamowite rozmiary. Jest znacznie większy i masywniejszy niż system pierścieni otaczający Saturna. Ów system pierścieni – pierwszy taki odkryty poza Układem Słonecznym – został odkryty w 2012 roku przez zespół kierowany przez Erica Mamajka.

Nowa analiza danych przeprowadzona przez Matthew Kenworthy (Obserwatorium w Lejdzie) wskazuje, że układ pierścieni składa się z ponad 30 osobnych pierścieni,  z których każdy ma średnicę kilkudziesięciu milionów kilometrów. Co więcej, badacze odkryli przerwy w tych pierścieniach, które mogą wskazywać na obecność w nich satelitów („egzoksiężyców”). Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji w periodyku Astrophysical Journal.

„Szczegóły, które obserwujemy w krzywej blasku są niesamowite. Zaćmienie trwało przez kilka tygodni, jednak w ciągu tego zaćmienia widzimy wyraźne zmiany trwające po kilkadziesiąt minut, będące wynikiem delikatnej struktury pierścieni,” mówi Kenworthy. „Gwiazda znajduje się zdecydowanie za daleko, aby możliwe było bezpośrednie dostrzeżenie pierścieni, jednak w oparciu o gwałtowne zmiany jasności światła przechodzącego przez pierścienie, byliśmy w stanie stworzyć ich szczegółowy model. Gdybyśmy zamienili pierścienie Saturna na pierścienie otaczające J1407b, widoczne byłyby z powierzchni Ziemi jako wielokrotnie większe od Księżyca.”

„Planeta ta jest dużo większa niż Jowisz czy Saturn, a jej system pierścieni jest około 200 razy większy od obecnych pierścieni Saturna,” mówi  prof. Mamajek, współautor artykułu naukowego. „Można powiedzieć, że to swego rodzaju super-Saturn.”

Astronomowie przeanalizowali dane zebrane w ramach projektu SuperWASP, którego zadaniem było poszukiwanie gazowych olbrzymów przesuwających się na tle tarcz swoich gwiazd macierzystych. W 2012 roku Mamajek wraz ze współpracownikami z University of Rochester ogłosił odkrycie młodej gwiazdy J1407 i jej nietypowych zaćmień – już wtedy zaznaczał, że mogą one wiązać się z dyskiem odłamków wokół młodego gazowego olbrzyma lub brązowego karła.

W trzecim, najnowszym projekcie prowadzonym przez Kenworthy’ego, wykorzystano optykę adaptacyjną i spektroskopię dopplerowską do oszacowania masy obiektu z pierścieniami. Wnioski opierające się na tych badaniach i uwzględniające wcześniejsze dane o intrygującym systemie J1407 wskazują, że wokół tej gwiazdy krąży olbrzymia planeta – jeszcze nie dostrzeżona – charakteryzująca się gigantycznym systemem pierścieni odpowiadającym za powtarzalne spadki jasności J1407.

Krzywa blasku wskazuje, że średnica systemu pierścieni wynosi niemal 120 milionów kilometrów – to ponad 200 razy więcej niż największego pierścienia Saturna. Łączna masa pierścieni może równać się masie Ziemi.

 

Ponadto, w danych astronomowie odkryli co najmniej jedną wyraźną przerwę w strukturze pierścieni. „Jednym z najprostszych wyjaśnień jest uformowanie się księżyca w tej przerwie i wycięcie przez niego przerwy między pierścieniami,” mówi Kenworthy. „Masa tego księżyca może mieścić się między masą Marsa a Ziemi. Okres orbitalny tego księżyca wokół J1407b może wynosić około 2 lat.”

Astronomowie uważają, że w ciągu kolejnych kilku milionów lat pierścienie znacznie się przerzedzą, a z czasem zanikną po tym jak z materii pierścieni powstaną kolejne księżyce.

„Społeczność planetologów od dekad uważała, że planety takie jak Jowisz czy Saturn mogły mieć, na wczesnym etapie rozwoju, większe dyski, z których z czasem powstały ich liczne księżyce,” tłumaczy Mamajek. „Jednak zanim nie odkryliśmy tego obiektu w 2012 roku, nikt nie widział takich pierścieni.”

Astronomowie szacują, że gazowy olbrzym J1407b okrąża swoją gwiazdę macierzystą w około dziesięć lat. Masa J1407b okazała się trudna do określenia, ale najprawdopodobniej mieści się w widełkach 10-40 mas Jowisza.

Badacze zachęcają amatorów astronomii do pomocy w monitorowaniu J1407 w celu wykrycia kolejnego zaćmienia gwiazdy przez pierścienie, co pozwoliłoby lepiej określić okres i masę planety.

Źródło: University of Rochester