Precyzyjne pomiary masy nowej egzoplanety

Ludzkość od dawna marzyła o odległych planetach, ale dopiero od niedawna ludzie są w stanie odkrywać tysiące nowych egzoplanet i dowiadywać się o nich coraz więcej.

Nową planetę odkryto w danych z teleskopu Kepler w gwiazdozbiorze Raka. Dzięki szczęśliwemu zbiegowi okoliczności i osobliwemu układowi orbit, naukowcy z Uniwersytetu w Chicago byli w stanie obliczyć masę planety znacznie precyzyjniej niż w przypadku jakiejkolwiek innej tak małej planety w przeszłości.

“To było zupełnie nieoczekiwane – początkowo podejrzewaliśmy, że jest coś nie tak z danymi, ale jak przyjrzeliśmy się im bliżej, okazało się, że wszystko widać bardzo wyraźnie” mówi doktorant Aaron Hamann, główny autor opracowania. “Wokół tej gwiazdy krążą dwie planety, i oddziałują one na siebie tak silnie, że byliśmy w stanie obliczyć ich masy z rekordową wręcz precyzją”.

Wyniesiony w przestrzeń kosmiczną teleskop Kepler został zaprojektowany właśnie do poszukiwania egzoplanet – planet krążących wokół innych gwiazd w odległych układach planetarnych. Przeczesując dane z satelity, naukowcy poszukują anomalii, które mogą wskazywać na obecność planet. Takie zadanie miała też grupa z Uniwersytetu w Chicago współpracująca z prof. Danielem Fabryckym, poszukiwaczem osobliwych egzoplanet – to między innymi on mierzył masy planet w złożonych układach planetarnych zawierających od 5 do 7 planet i analizował interakcje orbitalne czterech planet krążących po niezwykle ciasnych orbitach.

Odległe planety są zbyt małe, aby dostrzec je za pomocą teleskopów, dlatego też szukając ich naukowcy analizują promieniowanie gwiazd, poszukując niewielkich spadków ich jasności, które mogłyby wskazywać na to, że światło gwiazdy blokuje przechodząca na ich tle planeta. Gdy Kepler po raz pierwszy spojrzał na chłodną gwiazdę K2-146 oddaloną od nas o 258 lat świetlnych, naukowcy dostrzegli jedną planetę, która powodowała nieregularne pociemnienia gwiazdy macierzystej. Jednak dokładniejsza analiza danych zebranych podczas kolejnych obserwacji lata później, pozwoliła stwierdzić, że nieregularność tranzytów spowodowana była przez drugą planetę.

Druga, mniejsza planeta krążąc oddziaływała grawitacyjnie na orbitę pierwszej planety. Gdy obie planety przechodziły blisko siebie, nieznacznie przyspieszały. “Taki efekt procy” mówi Hamann. (Znamy taki przykład z naszego Układu Słonecznego. Wszak Neptuna odkryto tak samo: naukowcy zauważyli, że Uran zachowuje się osobliwie i doszli do wniosku, że odpowiedzialną za to musi być inna planeta. W ten sposób odkryto Neptuna).

Jednak planety układu K2-146 należą d ekstremów. Obie planety okrążają swoją gwiazdę w ciągu kilku dni: większa co 3,99 dni, mniejsza co 2,66 dni. “Z uwagi na krótkie okresy orbitalne i silne oddziaływanie grawitacyjne, orbity planet zmieniają się dramatycznie” mówi Fabrycky.

“Dla porównania, na Ziemi rok trwa 365 dni, ale te planety mają lata i krótsze i dłuższe” mówi Hamann.

Podczas pierwszych obserwacji badacze nie widzieli drugiej planety, bowiem nie znajdowała się ona na tle gwiazdy, ale podczas drugich i trzecich obserwacji, taniec obu planet sprawił, że widoczne były obydwie.

Prof. Leslie Rogers, która specjalizuje się w analizie składu egzoplanet założyła, że planety mogą mieć skaliste jądro i znaczące atmosfery gazowe, które blokują promieniowanie gwiazdy. Zazwyczaj planety krążące tak blisko swoich gwiazd odarte są już ze swoich atmosfer (żadna z tych planet nie jest przyjazna dla życia. Temperatury na ich powierzchniach przekraczają 300 stopni Celsjusza).

Szczęśliwie Kepler obserwował planety w najciekawszych momentach tranzytów. “W danych mamy planety w konfiguracji, która pozwoliła nam zmierzyć orbity z dokładnością do 3 procent, mimo tego, że teleskop przyglądał się im stosunkowo krótko” mówi Hamann.

“Musimy znać masę planety, aby zrozumieć jej oddziaływanie grawitacyjne. Dlatego też tak dokładnie określona masa umożliwiła nam analizę ich atmosfer” mówi Benjamin Montet z UChicago.

“To ważna informacja dla aktualnie obserwującego satelity TESS, że jeżeli przyjrzymy się układowi planetarnemu ponownie dwa czy trzy lata później, możemy się dowiedzieć o nim znacznie więcej” dodaje Fabrycky.

Author: Radek Kosarzycki

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