Astronomowie donoszą dziś o odkryciu układu planetarnego o dużym wychyleniu, w którym orbity dwóch planet są ustawione względem siebie pod dużym kątem. To zaskakujące odkrycie będzie miało wpływ na teorie ewolucji układów wieloplanetarnych i pokazuje, że niektóre gwałtowne wydarzenia mogą zakłócić orbity planet po uformowaniu się układu planetarnego, twierdzą naukowcy.
„Odkrycia te oznaczają, że przyszłe badania układów egzoplanetarnych będą bardziej skomplikowane. Astronomowie nie mogą już zakładać, że wszystkie planety krążą wokół swojej macierzystej gwiazdy w jednej płaszczyźnie” – mówi Barbara McArthur z McDonald Observatory Uniwersytetu Teksańskiego w Austin.
McArthur i jej zespół wykorzystali dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, ogromnego teleskopu Hobby-Eberly oraz innych naziemnych teleskopów w połączeniu z rozległym modelowaniem, aby odkryć lawinę informacji o układzie planetarnym otaczającym pobliską gwiazdę Upsilon Andromedae.
McArthur poinformował o tych ustaleniach podczas konferencji prasowej dziś na 216 spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Miami, wraz z jej współpracownikiem Fritzem Benedictem, również z Obserwatorium McDonalda, oraz członkiem zespołu Rorym Barnesem z Uniwersytetu w Waszyngtonie. Praca również zostanie opublikowana w wydaniu z 1 czerwca w Astrophysical Journal.
Od nieco ponad dekady astronomowie wiedzą, że trzy planety typu Jowisz krążą wokół żółto-białej gwiazdy Upsilon Andromedae. Podobna w swych właściwościach do naszego Słońca, Upsilon Andromedae leży w odległości około 44 lat świetlnych. Jest nieco młodsza, masywniejsza i jaśniejsza od Słońca.
Połączenie zasadniczo różnych, aczkolwiek uzupełniających się, typów danych z teleskopu Hubble’a i teleskopów naziemnych, zespół McArthura określił dokładne masy dwóch z trzech znanych planet, Upsilon Andromedae c i d. Znacznie bardziej zaskakujące jest jednak odkrycie, że nie wszystkie planety krążą wokół tej gwiazdy w tej samej płaszczyźnie. Orbity planet c i d są nachylone o 30 stopni względem siebie. Badania te oznaczają, że po raz pierwszy zmierzono „wzajemne nachylenie” dwóch planet krążących wokół innej gwiazdy. And, the team has uncovered hints that afthth planet, e, orbits the star much farther out.
„Most probably Upsilon Andromedae had the same formation process as ourown solar system, although there could have been differences in the lateformation that seeded this divergent evolution,” McArthur said. „Thepremise of planetarnej ewolucji do tej pory było, że systemy planetarne formują w dysku i pozostają stosunkowo co-planar, jak nasz własny system, ale teraz zmierzyliśmy znaczący kąt między tymi planetami, któreindicates to nie jest zawsze przypadek.”
Do tej pory konwencjonalna mądrość była, że duża chmura gazucollapses w dół, aby utworzyć gwiazdę, a planety są naturalnym produktem ubocznymleftover materiału, który tworzy dysk. W naszym Układzie Słonecznym istnieją ślady tego wydarzenia, ponieważ wszystkie z ośmiu głównych planet orbitują niemal w tej samej płaszczyźnie. The outermost karłowaty planeta jak Plutoare w pochylony orbita, ale te modyfikować Neptune’s grawitacja i być osadzony głęboko wewnątrz the Słońce’s gravitational pole.
Several różny grawitacyjny scenariusz móc odpowiedzialny dla thesurprisely pochylony orbita w Upsilon Andromedae. „Possibilitiesinclude interactions occurring from the inward migration of planet, theejection of other planet from the system through planet-planetscattering, or disruption from the parent star’s binary companion star,Upsilon Andromedae B,” McArthur said.
Barnes, an expert in the dynamics of extrasolar planetary systems,added, „Our dynamical analysis shows that the inclined orbits probablyresulted from the ejection of an original member of the planetarysystem. Jednakże nie wiemy, czy odległy towarzysz gwiezdny wymusił to wyrzucenie, czy też sam układ planetarny uformował się w taki sposób, że niektóre oryginalne planety zostały wyrzucone. Moreover, we find that therevised configuration still lies right on the precipice of instability:The planetets pull on each other so strongly that they are almost able tothrow each other out of the system.”
The two different types of data combined in this research wereastrometry from the Hubble Space Telescope and radial velocity fromground-based telescopes.
Astrometria jest pomiarem pozycji i ruchów ciał niebieskich. Grupa McArthura wykorzystała do tego zadania jeden z czujników FGS (Fine Guidance Sensors) w teleskopie Hubble’a. FGS-y są tak precyzyjne, że mogą zmierzyć szerokość ćwiartki w Denver z punktu widokowego w Miami. To właśnie ta precyzja została wykorzystana do prześledzenia ruchu gwiazdy na niebie spowodowanego przez otaczające ją – i niewidoczne – planety.
Prędkość radialna dokonuje pomiarów ruchu gwiazdy na niebie w kierunku i od Ziemi. Pomiary te były wykonywane przez okres 14 lat przy użyciu naziemnych teleskopów, w tym dwóch w McDonaldObservatory i innych w Lick, Haute-Provence i WhippleObservatories. The radial velocity provides a long baseline offoundation observations, which enabled the shorter duration, but moreprecise and complete, Hubble observations to better define the orbitalmotions.
The fact that the team determined the orbital inclinations of planet cand d allowed them to calculate the exact masses of the two planet. Te nowe informacje powiedziały nam, że nasz pogląd na to, która planeta jest cięższa musi zostać zmieniony. Poprzednie minimalne masy planet podane przez badania prędkości radialnych określały minimalną masę planety c na 2 Jowisze, a planety d na 4 Jowisze. The nowy, dokładny masa, znajdować astrometria być14 Jupiters dla planeta c i 10 Jupiters dla planeta d.
„The Hubble dane pokazywać że promienisty prędkość być the cały historia, „Benedykt powiedzieć. „Fakt, że planety rzeczywiście odwrócił się w masie byłreally cute.”
The 14 lat informacji prędkości radialnej zestawione przez zespółuncovered wskazówki, że czwarty, długookresowe planeta może orbitować poza thethree teraz znany. Tam być tylko wskazówka o ten planeta ponieważ ono być sofar out że the sygnał ono tworzyć ono jeszcze wyjawiać the krzywizna orbita. Inny brakujący kawałek układanki jest nachylenie theinnermost planeta, b, che wymagać precyzyjny astrometria 1,000times większy Hubble’s, cel osiągalny przez misja kosmicznaoptimized dla interferometry.
The zespół’s Hubble dane także potwierdzać Upsilon Andromedae’s status jako abinary gwiazda. Gwiazda towarzysząca jest czerwonym karłem mniej masywnym i znacznie słabszym niż Słońce.
„Nie mamy pojęcia, jaka jest jej orbita” – powiedział Benedict. „To może być bardzo ekscentryczne. Może zbliżać się bardzo blisko od czasu do czasu. Może to potrwać 10 000 lat.” Takie bliskie przejście gwiazdy wtórnej mogłoby grawitacyjnie perturbować orbity planet.
.