Kolem blízké hvězdy bylo v kosmickém valčíku spatřeno šest exoplanet

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Astronomové použili dva různé družice pro detekci exoplanet, aby vyřešili vesmírnou záhadu a odhalili vzácnou rodinu šesti planet nacházející se asi 100 světelných let od Země. Tento objev může vědcům pomoci odhalit tajemství formování planet.

Šest vnějších planet obíhá kolem jasné hvězdy podobné Slunci s názvem HD110067, která se nachází v souhvězdí Coma Berenice na severní obloze. Větší než Země, ale menší než Neptun, planety spadají do málo srozumitelné kategorie zvané subneptunské planety, které se obvykle nacházejí kolem hvězd podobných Slunci v Mléčné dráze. Planety označené b až g obíhají kolem hvězdy v nebeském tanci známém jako orbitální rezonance.

Podle studie zveřejněné ve středu v časopise existují rozpoznatelné vzorce, kdy planety dokončí své oběžné dráhy a působí na sebe gravitační silou. Časopis Příroda. Za každých šest obletů planety b, planety nejblíže hvězdě, dokončí jeden oběh nejvzdálenější planeta g.

Protože planeta c obíhá kolem hvězdy tři, planeta d obíhá dvě, a když planeta e obíhá čtyři, planeta f obíhá tři.

Tento harmonický rytmus vytváří rezonanční řetězec, kde je šest planet zarovnáno každých několik oběhů.

Co dělá tuto planetární rodinu neobvyklým objevem, je to, že se od doby, kdy se systém vytvořil před více než miliardou let, změnilo jen málo a tento objev by mohl objasnit vývoj planet a původ dominantních subplanet. V naší domovské galaxii.

Vědci poprvé zaznamenali hvězdný systém v roce 2020, když satelit NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite neboli TESS zaznamenal pokles jasu HD110067. Pokles ve světle hvězd často naznačuje, že planeta prochází mezi svou hostitelskou hvězdou a pozorujícím satelitem, když se planeta pohybuje po své orbitální dráze. Detekce těchto poklesů jasu, známá jako tranzitní metoda, je jednou z hlavních strategií, které vědci používají k identifikaci exoplanet pomocí pozemních a vesmírných dalekohledů.

Astronomové z údajů z roku 2020 určili oběžné doby dvou planet kolem hvězdy. O dva roky později TESS hvězdu znovu pozorovala a důkazy naznačovaly různé orbitální doby pro tyto planety.

Když nebyly soubory dat shromážděny, astronom a hlavní autor studie Raphael Luc a někteří kolegové se rozhodli podívat se na hvězdu znovu pomocí jiného satelitu – satelitu. Charakteristika družice exoplanet Evropské kosmické agenturyNebo Chufu. Zatímco TESS se používá k pozorování částí noční oblohy pro krátkodobé pozorovací účely, Khufu se používá k pozorování jedné hvězdy po druhé.

„Hledali jsme signály mezi všemi možnými časovými obdobími, kterými by tyto planety mohly projít,“ řekl Luckey, postdoktorandský výzkumník na katedře astronomie a astrofyziky na University of Chicago.

Řekl, že údaje shromážděné Khufu pomohly týmu vyřešit „detektivní příběh“, který inicioval TESS. Chufu dokázal určit přítomnost třetí planety v systému, což bylo rozhodující pro potvrzení oběžných dob ostatních dvou planet a také jejich rytmickou rezonanci.

Když tým porovnal zbytek nevysvětlených dat TESS s pozorováními Cheopse, objevil další tři planety obíhající kolem hvězdy. Následné operace pomocí pozemních dalekohledů potvrdily existenci planet.

Khufuův vyhrazený čas na pozorování hvězdy pomohl astronomům vyřadit smíšené signály z dat TESS, aby určili, kolik planet před hvězdou tranzitovalo a jaké jsou ozvěny jejich drah.

„Khufu nám dal tuto rezonanční formaci, která nám umožnila předpovídat všechna další období. Nebýt tohoto zjevení od Chufua, bylo by to nemožné,“ řekl Loki.

Nejbližší planetě trvá oběh kolem hvězdy něco málo přes devět pozemských dní a nejvzdálenější planetě to trvá asi 55 dní. Všechny planety mají rychlejší oběžné dráhy kolem své hvězdy než Merkur, kterému trvá jeden oběh kolem Slunce 88 dní.

Vzhledem k tomu, jak blízko jsou k HD110067, mají planety pravděpodobně průměrné extrémní teploty podobné Merkuru a Venuši, pohybující se mezi 332 °F a 980 °F (167 °C až 527 °C).

Vznik planetárních systémů, jako je naše sluneční soustava, může být násilný proces. Zatímco astronomové věří, že planety mají zpočátku tendenci vznikat v rezonanci kolem hvězd, gravitační vliv hmotných planet, jejich srážka s procházející hvězdou nebo srážka s jiným nebeským tělesem může narušit harmonickou rovnováhu.

Většina planetárních systémů není v rezonanci a ty, které obsahují více planet, které si zachovaly své počáteční rytmické oběžné dráhy, jsou vzácné, řekl Luckey, proto chtějí astronomové podrobně studovat HD110067 a jeho planety jako „vzácnou fosilii“.

„Věříme, že pouze asi jedno procento všech systémů zůstává v rezonanci,“ uvedl Luckey v prohlášení. „Ukazuje nám původní formaci nedotčené planetární soustavy.“

Tento objev je podruhé, co Khufu pomohl detekovat planetární systém s orbitální rezonancí. První, známý jako TOI-178 oznámeno v roce 2021.

„Slovy našeho vědeckého týmu: Chufu dělá pozoruhodné objevy zdánlivě obyčejné,“ řekl Maximilian Günther, vědec projektu ESA Khufu, v prohlášení: „Ze tří známých šestiplanetových rezonančních systémů je tento nyní druhým nalezeným.“ Chufu, a to za pouhé tři roky provozu.”

Systém by mohl být také použit ke studiu toho, jak se formují subneptunské planety, uvedli autoři studie.

Zatímco subneptunské planety jsou v Mléčné dráze běžné, v naší sluneční soustavě se nenacházejí. Mezi astronomy panuje malá shoda o tom, jak tyto planety vznikly a z čeho jsou vyrobeny, takže celý systém tvořený subneptunskými planetami by mohl vědcům pomoci určit více o jejich původu, řekl Luckey.

Bylo nalezeno mnoho exoplanet obíhajících kolem trpasličích hvězd, které jsou mnohem chladnější a menší než naše Slunce, jako naše planeta Slavný systém TRAPPIST-1 a jeho sedm planetByl oznámen v roce 2017. Zatímco systém TRAPPIST-1 obsahuje také rezonanční strunu, slabost hostitelské hvězdy ztěžuje pozorování.

Ale HD110067, která má hmotnost 80 % hmotnosti našeho Slunce, je nejjasnější známá hvězda a na oběžné dráze má více než čtyři planety, takže pozorování systému je mnohem jednodušší.

Počáteční detekce planetární hmoty naznačují, že některé z nich mají nafouklou atmosféru bohatou na vodík, což z nich dělá ideální studijní cíle pro vesmírný teleskop Jamese Webba. Když světlo hvězd prochází planetárními atmosférami, Webb lze použít k určení složení každého světa.

„Subneptunské planety v systému HD110067 se zdají mít nízkou hmotnost, což naznačuje, že mohou být bohaté na plyn nebo vodu. Budoucí pozorování, například pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba, mohou tyto planetární atmosféry určit, zda mají planety kamenné nebo interiéry bohaté na vodu.