Naukowcy z UMK odkryli kolejne trzy układy planetarne

Obserwacje prowadzące do odkrycia nowych planet zostały przeprowadzone w ramach pensylwańsko-toruńskiego projektu poszukiwań planet pozasłonecznych (PTPS) we współpracy z prof. Aleksandrem Wolszczanem z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii. Zostały one wykonane za pomocą teleskopu Hobby-Eberly (HET) w Teksasie. W ciągu 10 lat trwania tego projektu odkrytych zostało 17 układów planetarnych zawierających w sumie 20 planet. Zebrany materiał obserwacyjny pozwolił na przygotowanie 4 rozpraw doktorskich (w tym 3 na UMK w Toruniu) oraz kilku prac magisterskich i licencjackich.

Jak informuje prof. Niedzielski, kierownik Katedry Astronomii i Astrofizyki UMK, czerwony olbrzym BD+49 828 posiada towarzysza o minimalnej masie 1.6 M_J krążącego na nieco wydłużonej orbicie w odległości 4.2 j.a. od gwiazdy. Wokół gwiazdy HD 95127 w odległości 1.28 j.a., na niemal kołowej orbicie krąży ciało o masie 5 M_J.

Gwiazda HD 216536 ma natomiast towarzysza o masie 1.47 M_J krążącego na bardzo ciasnej, liczącej zaledwie 0.61 j.a. orbicie.

Szczególną uwagę zwracają układy planetarne przy BD+49 828 i HD 216536. W pierwszym z nich mamy do czynienia z obiektem bardzo podobnym do znanego z naszego Układu Słonecznego Jowisza. Nowo odkryta planeta BD+49 828 b jest od niego nieco bardziej masywna i krąży na nieco tylko mniej rozległej orbicie. Okrąża ona swoją gwiazdę co 2590 dni czyli co 7.1 lat i należy do najbardziej odległych wśród znanych planet pozasłonecznych. W tej odległości ta chłodna planeta nie będzie podatna na bezpośrednie zagrożenie ze strony swojej gwiazdy przez wiele milionów lat i przetrwa kolejne fazy ewolucji swojego słońca, prawdopodobnie aż do powstania mgławicy planetarnej. Co ciekawe takie planety stanowią prawdziwą rzadkość. Większość dziś znanych zostanie pochłoniętych przez swoje gwiazdy najdalej na etapie czerwonego olbrzyma. Można powiedzieć, że planeta BD+49 828 b przeżyje swoją gwiazdę.

Planeta HD 216536 b natomiast, także o podobnej do Jowisza masie, należy do rzadkiej grupy obiektów krążących na bardzo ciasnych orbitach przy czerwonych olbrzymach. Odległość w jakiej się znajduje jest porównywalna z orbitą Marsa w Układzie Słonecznym. Planeta ta zostanie najprawdopodobniej w niedalekiej przyszłości pochłonięta przez swoje słońce, gdy osiągnie ono rozmiary podobne do orbity planety.

Wszystkie trzy nowo odkryte układy planetarne towarzyszą starzejącym się gwiazdom, które wyczerpały już wodorowe źródła energii i tworzą powoli w swych centralnych obszarach warunki do rozpalenia reakcji jądrowych spalania helu. Charakteryzują się one znacznymi rozmiarami. Ich średnice sięgają 8-20 promieni naszego Słońca, zaś masy są jedynie nieco większe i sięgają 1.2-1.5 masy Słońca. Gwiazdy te są bardzo odległe i nie są widoczne gołym okiem.

W skład zespołu prezentującego odkrycie wchodzą także dr Grzegorz Nowak (IAC Teneryfa i UMK), dr Monika Adamów (U. Texas i UMK), dr Kacper Kowalik (U. Illinois), dr Gracjan Maciejewski (UMK) oraz doktorantki z UMK: mgr Beata Deka-Szymankiewicz
i mgr Michalina Adamczyk.

Praca na temat najnowszego odkrycia zespołu astronomów została opublikowana w prestiżowym amerykańskim czasopiśmie The Astrophysical Journal (zobacz).

Czerwony olbrzym to gwiazda, która wypaliła już wodór w swoim wnętrzu i albo tworzy w jądrze warunki do rozpalania jądrowych reakcji spalania helu albo hel już pali. Przed rozpaleniem helowego jądra zewnętrzne obszary gwiazdy nieco stygną, a jej średnica znacznie rośnie, stąd nazwa. Na przykład nasze Słońce osiągnie przed rozpaleniem helu średnicę około 250 razy większą niż obecna, czyli około 1.2 j.a.

Minimalna masa. W przypadku planet odkrywanych metodą pomiarów prędkości gwiazd najczęściej nie jest znany kąt (i), pod którym płaszczyzna orbity planety nachylona jest do kierunku, z którego patrzy na nią ziemski obserwator. Powoduje to, że wyznaczana masa towarzysza jest masą minimalną (m sin i).

Z przyczyn praktycznych masa Jowisza (M_J) często przyjmowana jest za umowną jednostkę masy w przypadku planet pozasłonecznych. Wynosi ona 1,9 x 10²⁷ kg (318 mas Ziemi albo 0.00095 masy Słońca).

Mimośród czyli ekscentryczność orbity, pojęcie, które do astronomii wprowadził Kepler, to liczba, która opisuje stopień "rozciągnięcia" orbity. Mimośród równy zero oznacza orbitę kołową, zaś wartości między 0 a 1 opisują orbity eliptyczne. Mimośród dokładnie równy 1 opisuje orbitę paraboliczną, a większy - hiperboliczną. Planety zazwyczaj poruszają się po orbitach eliptycznych.

Jednostka astronomiczna (j.a.) to umowna jednostka odległości stosowana w astronomii, równa średniej odległości Ziemi od Słońca (149 597 887 km).