Przez dziesięciolecia astronomowie byli przekonani, że nasz Układ Słoneczny stanowi swego rodzaju wzorzec dla reszty wszechświata. Teoria była prosta: blisko gwiazdy formują się małe, skaliste światy, a w dalszych, chłodniejszych rejonach rodzą się gazowe i lodowe olbrzymy. Jednak najnowsze dane dostarczone przez europejską misję kosmiczną CHEOPS (Characterising ExOPlanet Satellite) brutalnie weryfikują te założenia. Odkrycie czwartej planety w układzie LHS 1903 ukazuje świat, który z punktu widzenia współczesnej astrofizyki znajduje się dokładnie tam, gdzie nie powinno go być. Ten „układ na opak” sugeruje, że nasza wiedza o narodzinach planet wymaga napisania na nowo.
Kosmiczna menażeria i koniec gwiezdnego spokoju
Wraz z odkryciem ponad 6100 egzoplanet i tysięcy systemów planetarnych, obraz kosmosu staje się coraz bardziej skomplikowany. Jeszcze pod koniec XX wieku astronomia opierała się na eleganckim, choć jak się okazuje uproszczonym modelu. Nasz spokojny Układ Słoneczny z Merkurym, Wenus, Ziemią i Marsem blisko Słońca oraz Jowiszem i Saturnem w oddali, wydawał się normą. Dziś wiemy, że wszechświat jest pełen anomalii: od „gorących Jowiszów” krążących tuż przy swoich gwiazdach, po planety orbitujące wokół pulsarów.
Najnowszym i jednym z najbardziej fascynujących przykładów tej różnorodności jest układ LHS 1903, oddalony o około 116 lat świetlnych od Ziemi. Znajduje się on w gwiazdozbiorze Rysia, w pobliżu gwiazdy 21 Lyncis. Centralnym punktem tego systemu jest czerwony karzeł typu M – gwiazda mniejsza i chłodniejsza od naszego Słońca, wokół której krąży niezwykła rodzina planet. To właśnie tutaj badacze natrafili na konfigurację, która zaprzecza standardowym regułom formowania się obiektów planetarnych.
Anatomia układu LHS 1903: Planety w niewłaściwej kolejności
W systemie LHS 1903 zidentyfikowano dotychczas cztery planety. Ich układ jest jednak wyjątkowo nietypowy. Pierwsza od gwiazdy (planeta b) jest skalista, co pasuje do naszych modeli. Jednak kolejne dwie (c oraz d) to tzw. mini-Neptuny lub „gazowe karły” – obiekty o masie około sześciokrotnie większej od Ziemi i ponad dwukrotnie większej średnicy, posiadające gęste atmosfery gazowe. Prawdziwa zagadka kryje się jednak na samym skraju układu. Czwarta planeta, LHS 1903e, jest światem skalistym. Fakt, że planeta skalista znajduje się dalej od gwiazdy niż gazowe olbrzymy, całkowicie wywraca do góry nogami dotychczasowe teorie.
Co więcej, cały ten skomplikowany system jest niezwykle ciasny. Najdalsza planeta, LHS 1903e, potrzebuje zaledwie 29 dni na pełne okrążenie swojej gwiazdy, a jej orbita wynosi 0,15 jednostki astronomicznej (AU). Oznacza to, że wszystkie cztery planety zmieściłyby się z dużym zapasem wewnątrz orbity Merkurego w naszym Układzie Słonecznym. Zagęszczenie tak różnych pod względem budowy światów na tak małej przestrzeni jest dla naukowców prawdziwą zagadką dynamiczną i ewolucyjną.
Współpraca gigantów: Jak wytropiono LHS 1903e?
Odkrycie to jest owocem wieloletniej pracy międzynarodowego zespołu astronomów, głównie z uniwersytetów w Bernie i Genewie, oraz zaawansowanej technologii orbitalnej. Pierwsze trzy planety zostały wykryte przez należący do NASA satelitę TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) w latach 2019–2023. Jednak to precyzja europejskiego teleskopu CHEOPS pozwoliła w 2026 roku na dostrzeżenie czwartego, najbardziej zagadkowego obiektu. CHEOPS, wystrzelony w 2019 roku, specjalizuje się w charakteryzowaniu znanych już egzoplanet i poszukiwaniu dodatkowych ciał w ich układach poprzez niezwykle dokładne pomiary zmian jasności gwiazd.
Wsparcia udzieliła również misja Gaia, która dzięki analizie szumu astrometrycznego wykluczyła obecność innych, większych gazowych gigantów na dalszych orbitach. Dzięki temu naukowcy mają pewność, że obraz układu LHS 1903, choć dziwny, jest kompletny i rzetelny. Monika Lendl z Uniwersytetu w Genewie podkreśla, że to właśnie dzięki niespotykanej stabilności pomiarów CHEOPS możliwe było wykrycie tak małej i nietypowo położonej planety, która „całkowicie obala nasze teorie”.
Dlaczego LHS 1903e nie stała się gazowym olbrzymem?
Standardowy model formowania się planet zakłada, że w zewnętrznych częściach dysku protoplanetarnego, gdzie temperatury są niższe, stałe jądra planet mogą łatwiej gromadzić wokół siebie ogromne ilości gazu. Planeta LHS 1903e, znajdując się najdalej od gwiazdy w tym systemie, miała teoretycznie najlepsze warunki do „napuchnięcia” i stania się kolejnym mini-Neptunem. Dlaczego tak się nie stało? Naukowcy rozważają trzy główne scenariusze.
Pierwsza hipoteza zakłada gwałtowną przeszłość: planeta mogła początkowo posiadać gazową powłokę, ale straciła ją w wyniku kolizji z innym masywnym obiektem na wczesnym etapie istnienia układu. Druga teoria sugeruje migrację – planety mogły powstać w innej kolejności i zamienić się miejscami w wyniku oddziaływań grawitacyjnych. Jednak najbardziej prawdopodobna wydaje się trzecia opcja: teoria „głodowania” gazowego.
Yann Alibert z Uniwersytetu w Bernie wyjaśnia, że LHS 1903e mogła powstać po prostu za późno. Według tej hipotezy planeta skalista zaczęła się formować w momencie, gdy gaz w dysku protoplanetarnym został już „wyssany” przez jej sąsiadki lub rozproszony przez promieniowanie gwiazdy. To czyniłoby LHS 1903 pierwszym udokumentowanym przypadkiem układu, w którym planety powstawały w wyraźnie oddzielonych od siebie sekwencjach czasowych, a nie niemal jednocześnie. Odkrycie to, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Science, otwiera nowy rozdział w badaniach nad architekturą wszechświata.