Odległa planeta wyrzucona z układu planetarnego przez przelatującą gwiazdę

Układ podwójny HD 106906 posiada nietypowy, asymetryczny dysk pyłu kometarnego oraz olbrzymią egzoplanetę HD 106906 b, która znajduje się bardzo daleko od swoich gwiazd macierzystych. Bliskie przeloty innych gwiazd mogły grawitacyjnie zaburzyć orbitę planety. Badacze odkryli dwie jasne gwiazdy, które przeleciały blisko tego układu około 3 milionów lat temu.

Część osobliwych aspektów naszego Układu Słonecznego – otaczająca go sfera komet, planet karłowatych na dziwnych orbitach oraz, jeżeli faktycznie istnieje, możliwa dziewiąta planeta od Słońca – łączona jest z bliskim przejściem w pobliżu innej gwiazdy w czasach młodości Układu Słonecznego.

Ale czy bliskie przeloty innych gwiazd faktycznie są w stanie wyrzucać planety, komety i planetoidy na inne orbity, zmieniając całe układy planetarne?

Astronomowie z UC Berkeley oraz ze Stanford University uważają, że znaleźli na to mocne dowody.

Orbita planety krążącej wokół młodego układu podwójnego mogła zostać zaburzona przez inną parę gwiazd, która zbliżyła się do nich za bardzo jakieś 2-3 miliony lat temu, wkrótce po uformowaniu się planety w wirującym dysku pyłu i gazu.

Jeżeli ta teoria się potwierdzi, wzmocni argumenty za tym, że bliskie przeloty gwiazd mogą kształtować układy planetarne i mogą decydować o tym czy będą w nich występować planety na stabilnych orbitach.

“W trakcie badania egzoplanet dostrzegliśmy układy, w których planety krążą po różnie nachylonych orbitach, mimo, że powstają w płaskim, okrągłym dysku” mówi Paul Kalas, badacz z UC Berkeley. “Być może kosmiczne tsunami uderza w te układy i zaburza ich dotychczasowych kształt, ale jak dotąd nie mieliśmy na to żadnych dowodów. Nasze badania stanowią rzadki, obserwacyjny dowód na t, że jeden z takich bliskich przelotów wpłynął na jeden z układów planetarnych w naszej galaktyce”.

Astronomowie poszukują już dowodów na bliskie przeloty gwiazd w pobliżu naszego układu planetarnego, ale zważając na to, że mogło do niego dojść 4,6 miliarda lat temu, większość dowodów już dawno zniknęła. Badany tutaj układ gwiezdny, znany tylko pod katalogowym numerem HD 106906 i znajdujący się około 300 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Krzyża Południa, jest bardzo młody i ma zaledwie około 15 milionów lat.

Kalas oraz Robert De Rosa, były już badacz na UC Berkeley, a obecnie badacz na Stanfordzie, opisują wyniki swoich badań w artykule zaakceptowanym do publikacji w periodyku Astronomical Journal.

Kalas, który bada młode, nowo powstałe układy planetarny, aby zrozumieć co się działo na wczesnych etapach istnienia naszego własnego układu słonecznego, po raz pierwszy zwrócił uwagę na HD 106906 w 2015 roku gdy się okazało, że znajduje się w nim masywna planeta na bardzo nietypowej orbicie. Planeta nazwana HD 106906 b ma masę około 11 jowiszów i krąży wokół HD 106906 – która niedawno okazała się układem podwójnym – po orbicie nachylonej 21 stopni do płaszczyzny dysku zawierającego całą pozostałą materię pyłowo-gazową wokół gwiazdy. Aktualnie planeta znajduje się 738 jednostek astronomicznych od gwiazdy czyli 18 razy dalej niż Pluton od Słońca.

Kalas wraz ze swoimi współpracownikami twierdził, że planeta została wyrzucona ze swojego układu planetarnego wskutek oddziaływania z inną jeszcze nie dostrzeżoną planetą w układzie lub bliskiego przejścia innej gwiazdy. Kalas i De Rosa teraz twierdzą, że w tym wypadku zaszły oba procesy: planeta została wyrzucona na wydłużoną orbitę gdy niebezpiecznie zbliżyła się do centralnej gwiazdy podwójnej – to scenariusz zaproponowany w 2017 roku przez teoretyczkę Laetitię Roder i jej współpracowników z Obserwatorium w Grenoble we Francji. Wielokrotne pchnięcia grawitacyjne ze strony układu podwójnego szybko wyrzuciłyby planetę w przestrzeń międzygwiezdną, ale przelatujące gwiazdy uratowały planetę przesuwając jej orbitę na bezpieczną odległość od układu podwójnego.

Obserwatorium kosmiczne Gaia dostarczyło im danych niezbędnych do przetestowania tej teorii. Gaia, wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 2012 roku przez ESA, wykonuje precyzyjne pomiary odległości, położenia i ruchu 1,3 miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej.

Kalas i De Rosa zebrali informacje z Gai dotyczące 461 gwiazd w tej samej gromadzie co HD 106906 i obliczyli ich położenie w przeszłości. W ten sposób badacze odkryli inny układ podwójny, który 3 miliony lat temu mógł się zbliżyć do HD 106906 na tyle, aby zaburzyć jej układ planetarny.

“Znaleźliśmy gwiazdy, które mogły grawitacyjnie zaburzyć trajektorię HD 106906 b wynosząc ją na obecną, odległą orbitę, podobną do tej, po której może krążyć Planeta 9 w naszym układzie planetarnym” mówi Kalas.

Badacze odkryli także, że ów układ podwójny zbliżył się do układu HD 106906 pod kątem 5 stopni względem płaszczyzny dysku, co sprawia, że mógł on mieć silny i trwały wpływ na układ planetarny tej gwiazdy.

Takie podwójne oddziaływania mogą być istotne w stabilizowaniu planet, planetoid i komet wokół gwiazd.

“Badanie HD 106906 przypomina podróż w czasie i obserwowanie procesu tworzenia Obłoku Oorta wokół młodego Słońca” mówi. “Nasze gazowe olbrzymy także grawitacyjnie wykopywały niezliczone komety na potężne odległości od Słońca. Wiele z nich całkowicie opuszczało układ słoneczny, stając się obiektami podobnymi do Oumuamua, natomiast inne mogły zmieniać trajektorię swojego lotu wskutek oddziaływania z innymi gwiazdami. Takie spotkanie z gwiazdą może sprawić, że kometa już więcej nie spotka się z innymi planetami, dzięki czemu nie będą one mogły już jej wyrzucić z układu planetarnego.

Kalas ma nadzieję, że przyszłe obserwacje oraz aktualizowany katalog pomiarów z obserwatorium Gaia pozwoli zrozumieć znaczenie przelotu HD 106906.

“Zaczęliśmy od 461 gwiazd i odkryliśmy dwie, które były na miejscu zbrodni” powiedział. “Dokładna rola tych dwóch gwiazd zostanie ustalona gdy zbierzemy więcej dowodów”.

Źródło: UC Berkeley

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.3847/1538-3881/ab0109

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.