Dziwne odkrycie układu sześciu planet pozostających w doskonałej harmonii

Badanie prowadzone Uniwersytet w Chicago Astronom Raphael Locke mógłby nam powiedzieć, jak powstają planety.

Naukowcy odkryli rzadki widok w pobliskim układzie gwiazd: sześć planet krążących wokół swojej gwiazdy centralnej w rytmicznym rytmie. Planety poruszają się w orbitalnym walcu, który powtarza się tak precyzyjnie, że z łatwością można go włączyć w muzykę.

W rzadkim przypadku „zsynchronizowanej” harmonii grawitacyjnej system może zapewnić głęboki wgląd w powstawanie i ewolucję planety.

Analiza przeprowadzona przez naukowca z Uniwersytetu w Chicago, Raphaela Locke’a, została opublikowana 29 listopada w czasopiśmie Science Natura.

„To odkrycie stanie się systemem odniesienia do badania, w jaki sposób planety subneptunowe, najpowszechniejszy typ planet poza Układem Słonecznym, powstają i ewoluują, z czego są zbudowane i czy mają odpowiednie warunki do utrzymania swojego istnienia z cieczy wodę na ich powierzchniach” – powiedział Lokey.

Artystyczna ilustracja sześciu nowo odkrytych planet krążących wokół swojej gwiazdy w rezonansie. Źródło: Roger Thibaut (NCCR PlanetS)

Kosmiczny balet w Coma Berenice

Sześć planet krąży wokół gwiazdy znanej jako HD110067, która znajduje się około 100 lat świetlnych od nas, w północnym gwiazdozbiorze Bereniki.

W 2020 r. NASASatelita do badania tranzytowych egzoplanet (on-kozioł) Odkrył spadki jasności gwiazdy, które wskazują na planety przechodzące przed powierzchnią gwiazdy. Łączenie danych z TESS i Europejska Agencja KosmicznaOpisując satelitę egzoplanety Khovs, zespół badaczy przeanalizował dane i odkrył pierwszą w swoim rodzaju konfigurację.

Podczas gdy układy wieloplanetarne są powszechne w naszej galaktyce, te w ścisłej konfiguracji grawitacyjnej zwanej „rezonansem” są obserwowane przez astronomów znacznie rzadziej.

W tym przypadku planeta najbliższa gwiazdy wykonuje trzy orbity na każde dwa orbity następnej planety – co nazywa się rezonansem 3/2 – wzór powtarza się wśród czterech najbliższych planet. Wśród egzoplanet wzór czterech orbit dla każdych trzech kolejnych planet (rezonans 4/3) powtarza się dwukrotnie.

„Pokazuje nam pierwotną formację nietkniętego układu planetarnego”.

— Rafał Locke

Te rezonansowe orbity są solidne: planety prawdopodobnie wykonują ten sam rytmiczny taniec, odkąd układ powstał miliardy lat temu – twierdzą naukowcy.

Ta animacja pokazuje sześć „pod-”NeptunEgzoplanety poruszają się po rytmicznych orbitach wokół swojej gwiazdy – z nutą muzyczną, gdy każda planeta przechodzi przez linię narysowaną przez układ. Linia oznacza miejsce, w którym planety przecinają się przed („tranzytem”) swojej gwiazdy z perspektywy Ziemi. W tych rytmach, zwanych rezonansami, najbardziej wewnętrzna planeta wykonuje trzy orbity na każde dwa orbity następnej planety. Wśród egzoplanet wzór czterech orbit dla każdych trzech kolejnych planet powtarza się dwukrotnie. Źródło: dr Hugh Osborne, Uniwersytet w Bernie

Rzadkość w galaktyce

Znalezienie orbitalnych systemów rezonansowych jest bardzo ważne, ponieważ mówią astronomom o powstaniu układu planetarnego i jego późniejszej ewolucji. Planety okołogwiazdowe mają tendencję do formowania się w rezonansie, ale łatwo ulegają zakłóceniom. Na przykład bardzo masywna planeta, pobliskie zderzenie z przechodzącą gwiazdą lub gigantyczne uderzenie może zaburzyć delikatną równowagę. W rezultacie wiele znanych astronomom układów wieloplanetarnych nie znajduje się w rezonansie, ale wydaje się, że jest na tyle blisko, że mógłby rezonans od razu. Jednak układy wieloplanetarne, które utrzymują swój rezonans, są rzadkie.

„Uważamy, że tylko około 1% wszystkich układów pozostaje w rezonansie, a mniejsza liczba przedstawia serię planet w takiej konfiguracji” – powiedział Luckey. Dlatego HD110067 jest wyjątkowy i wymaga dalszych badań: „Pokazuje nam pierwotne formowanie się nietkniętego układu planetarnego”.

Aby wyostrzyć obraz powstawania układu, potrzebne będą dokładniejsze pomiary mas i orbit tych planet.

Więcej informacji na temat tego odkrycia można znaleźć w artykule Odkrywanie tajemnicy rezonansu sześciu planet.

Odniesienie: „Rezonansowy sekstet planet sub-Neptuna przecinających jasną gwiazdę HD 110067” R. Luque, HP Osborn, A. Leleu, E. Pallé, A. Bonfanti, O. Barragán, T. G. Wilson, C. Broeg, A Collier-Cameron, Matka. Lindell, B. F. L. Maxted, Y. Alibert, D. Gandolfi, J.-P. Delisle, M.J. Houghton, J.A. Egger, G. Nowak, M. Lafarga, D. Rapetti, J.D. Tuecken, J.C. Morales, I. Carlio, J. Aurel Mikel, V. Adebekian, R. Alonso, A. Al-Qasim, P.J. Amado, Dr. Anderson, J. Anglada-Escudi, T. Pandey, T. Barkzy, dr. Parrado Navasquez, SCC Barros, W. Bomjohan, dr. Bayliss, J.L. Bean, M. Becka, T. Becka, W. Benza, N. Bellot, Sz. Csizmadia, P.E. Cubillos, F. Dai, M.B. Davies, H.J. Deeg, M. Deleuil, A. Deline, L. Delrez, ODS Demangeon, B.-O. Demory, D. Ehrenreich, A. Ericksona, E. Esparza Borges, ur. Falk, A. Fortier, L. Fossati, M. Friedlund, A. Fukui, J. Garcia-Mejia, S. Gill, M. Gillon, E. Goffo, Y. Gómez Maqueo Chew, M. Güdel, EW Guenther, MN Günther, AP Hatzes, Ch. Hilling, K. M. Hess, S. B. Howell, S. Hoyer, K. Ikuta, K. G. Isaac, J. M. Jenkins, T. Kagitani, L. L. Case, T. Kodama, J. Kurth, K. W. F. Lam, J. Laskar, D. W. Latham, A. Lecavilliers des Etangs, J. P. D. Leon, J. H. Livingston, D. Magrin, RA Matson, EC Matthews, C. Mordasini, M. Mori, M. Moyano, M. Munari, F. Murgas, N. Narita, V. Nascimbini, G. Olofsson , H. L. M. Osborne, R. Ottensamer, I. Pagano, H. Parviainen, J. Piotr, j. Piotto, D. Polacco, D. Queloz, S.N. Quinn, A. Kerenbacha, R. Ragazzoni, N. Rando, F. Ratti, H. Rauer, S. Redfield, I. Ribas, GR Ricker, A. Rudat, L. Sabin, S. Salmon, NC Santos, G. Scandariato, N. Schanche, JE Schlieder, S. Seager, D. Ségransan ,A. Shporer, A.E. Simon, A.M.S. Smith, S.G. Sousa, M. Stalport, Gy. M. Szabó, N. Thomas, A. Tuson, S. Udry, A. M. Vanderburg, V. Van Eylen, V. Van Grootel, J. Venturini, I. Walter, N. A. Walton, N. Watanabe, J. N. Winn i T. Zingales , 29 listopada 2023, Natura.
doi: 10.1038/s41586-023-06692-3

Współautorem tej pracy był także profesor Jacob Bean z Uniwersytetu w Chicago.