Naukowcy odkryli wyjątkowy system planet

Naukowcy odkryli wyjątkowy system planet

Ewolucja układów planetarnych to zwykle skale czasowe milionów lat. Tymczasem w systemie TOI-201 zmiany w strukturze orbit są tak szybkie, że jesteśmy w stanie być ich świadkami w skalach czasowych ludzkiego życia. To czyni ten układ wyjątkowym dla badań astronomicznych.

Nowymi badaniami tego systemu kierowali doktorant Ismael Mireles i prof. Diana Dragomir z Uniwersytetu Nowego Meksyku w Albuquerque w Stanach Zjednoczonych. Ich celem było nie tylko dokładne poznanie i opisanie cech obiektów, ale także zrozumienie interakcji zachodzących pomiędzy nimi.

Układ TOI-201 znajduje się 371 lat świetlnych od nas. Jego głównym elementem jest gwiazda typu widmowego F o masie i promieniu o około 30 proc. większych niż w przypadku Słońca. Gwiazdę okrążają trzy obiekty: skalista supeziemia TOI-201 d o rozmiarze o 40 proc. większym od Ziemi i około sześciokrotnie większej masie, gazowy olbrzym TOI-201 b o połowie masy Jowisza oraz brązowy karzeł TOI-201 c. Okresy orbitalne wynoszą odpowiednio niecałe 6 dni, 53 dni i niecałe 8 lat.

Poszczególne obiekty odkryto w 2020, 2021 i 2025 roku. Co ciekawe, ostatnie z odkryć zostało dokonane przez polskich astronomów, Gracjana Maciejewskiego i Weronikę Łobodę z Instytutu Astronomii UMK w Toruniu.

Skalista planeta TOI-201 d krąży bardzo blisko swojej gwiazdy, zapewne jest więc zbyt gorąca, aby istniała na niej woda w stanie ciekłym. Gazowy olbrzym należy do kategorii określanej „ciepłymi jowiszami”, czyli pośredniej pomiędzy gorącymi jowiszami (krążącymi niezwykle blisko gwiazdy, z okresami obiegu na przykład kilka czy kilkanaście dni), a gazowymi olbrzymami znanymi z Układu Słonecznego, takimi jak Jowisz (które są daleko od swoich gwiazd, na przykład okres obiegu Jowisza dookoła Słońca to około 12 lat). Trzecie ciało (TOI-201 c) to brązowy karzeł, czyli nie planeta, a obiekt pośredni pomiędzy planetami i gwiazdami.

Czytaj również

Gratka dla miłośników astronomii. Odkryto planetoidę o niezwykłych właściwościach

Cezary Krysztopa: Galaktyczny włóczęga zionie alkoholem

Pluton wróci do grona planet? Jest apel NASA

Gratka dla miłośników astronomii. Nie przegap tego zjawiska

Kosmiczny olbrzym 1500 razy większy od Słońca budzi niepokój badaczy

Gratka dla miłośników astronomii. Niezwykłe zjawisko na polskim niebie

Naukowcy nie kryją zaskoczenia

Badacze wykorzystali połączenie aż czterech technik obserwacyjnych, aby potwierdzić konfigurację systemu planetarnego. Użyto spektroskopii, mierząc ruchy gwiazd spowodowane oddziaływaniem planet i brązowego karła, dzięki czemu można ustalić masy obiektów. Wykorzystano dane z kilku spektrografów pracujących na teleskopach w Chile: CORALIE, HARPS, PFS, FEROS i jednego z Australii (MINERV A-Australis).

Drugą techniką była metoda tranzytów. Analizowano jasność gwiazdy i niewielkie spadki blasku spowodowane przejściami (tranzytami) obiektów przed gwiazdą. Użyto danych z kosmicznego teleskopu TESS oraz naziemnego ASTEP na Antarktydzie i sieci teleskopów LCOGT z kilku kontynentów.

Trzecią techniką była analiza zmian momentów tranzytów (angielski termin Transit Timing Variations). Polega to na pomiarach niewielkich odchyłek w momentach zajścia tranzytów, wynikających z oddziaływania pozostałych obiektów w układzie planetarnym.

Dodatkowo zastosowano też astrometrię, mierząc zmiany położenia gwiazdy na niebie na skutek oddziaływań od masywnego towarzysza. Użyto danych z misji kosmicznych Hipparcos i Gaia.

W układzie TOI-201 orbity planet są mocno nachylone względem siebie i w związku z tym powodują szybką zmianę swojej orientacji w przestrzeni. Taka sytuacja to zaskoczenie, bowiem gdyby obiekty narodziły się w płaszczyźnie dysku protoplanetarnego, ich orbity powinny być mniej więcej zgodne co do płaszczyzny, tak jak to się dzieje w przypadku Układu Słonecznego.

W ciągu 200 lat przestaniemy widzieć tranzyty superziemi TOI-201 d. Kilkaset lat później gazowy olbrzym też nie będzie ich wykonywał dla obserwatorów na Ziemi, a jeszcze później skończą się tranzyty brązowego karła. Ponowne tranzyty staną się widoczne po tysiącach lat.

Następny tranzyt TOI-201 c przewidywany jest na 26 marca 2031 roku. Będzie to okazja do kolejnych dokładnych obserwacji, w tym - wykonywanych przez miłośników astronomii.

Praca opisująca rezultaty badań ukazała się w „Science Advances”.