Młoda planeta wielkości pod-Neptuna rzuca światło na formowanie się i ewolucję planet

Szczegółowa charakterystyka młodej planety, nieco mniejszej od Neptuna, daje wgląd w to, jak takie planety powstają i ewoluują. Astronomowie scharakteryzowali masę, promień i nachylenie orbity planety za pomocą spektrografu HPF (Habitable-zone Planet Finder – Szukacz planet w strefie zdatnej do zamieszkania) zainstalowanego na 10-metrowym teleskopie Hobby-Eberly w Obserwatorium McDonalda w Teksasie.

Planety o średnich rozmiarach, takich między Ziemią a Neptunem, to jedne z najczęściej występujących typów planet w Galaktyce, ale nie występującym w naszym Układzie Słonecznym. Pomimo ich ogromnej liczby w Galaktyce, wiele aspektów ich powstawania i ewolucji pozostaje zagadką. Nowe obserwacje zespołu astronomów pomagają rzucić światło na ten proces.

Planeta, nazwana K2-25b, ma nieco mniejszy rozmiar niż Neptun i krąży wokół karła typu M – najliczniejszego typu gwiazd w Galaktyce. Pierwotnie została odkryta przez sondę Kepler obserwującą spadek jasności blasku gwiazdy macierzystej wywołany przez planetę przechodzącą przed jej tarczą względem obserwatora, co wywołało częściową blokadę światła gwiazdy. Planeta okrąża swoją gwiazdę w czasie 3,5 dnia. Ten układ planetarny jest członkiem gromady Hiady, pobliskiej gromady młodych gwiazd o podobnych właściwościach chemicznych, która powstała około 600 mln lat temu w odległości ok. 150 lat świetlnych od Ziemi.

K2-25b to jedna z nielicznych młodych planet krążących wokół małomasywnej gwiazdy, której masa i nachylenie orbity zostały zmierzone. Co ciekawe, chociaż planeta jest mniejsza od Neptuna, ma masę ok. 1,5 raza od niego większą. Planeta ze względu na swój wiek i rozmiar jest gęsta, w przeciwieństwie do innych młodych, krótkookresowych układów pod-Neptunów, które często mają niską gęstość i rozszerzone, parujące atmosfery.

Nachylenie orbity planety – kąt między równikiem gwiazdy a orbitą planety – niesie ze sobą cenne informacje na temat formowania się i ewolucji układów planetarnych. Jednym z najskuteczniejszych sposobów pomiaru nachylenia orbit planet jest badanie widma gwiazd – światła, które ona emituje na wielu różnych długościach fali – uzyskiwanego podczas tranzytów planet. Gdy gwiazda macierzysta rotuje podczas tranzytu planetarnego, jedna połowa dysku gwiazdy jest „przesunięta ku błękitowi” – jej widmo przesuwa się w kierunku krótszych długości fali – dla obserwatora, podczas gdy druga połowa gwiazdy jest „przesunięta ku czerwieni” – przesunięcie w kierunku dłuższych fal. Gdy planeta przechodzi przed różnymi regionami dysku gwiazdy, blokuje różnie przesunięcie światła ku błękitowi i czerwieni, powodując anomalne zmiany prędkości gwiazdy. Mierząc dokładnie te zmiany prędkości, można wywnioskować nachylenie orbity.

„Orbita K2-25b jest wyrównana z równikiem gwiazdy macierzystej, co daje wgląd w to, jak powstają układy planetarne wokół małomasywnych gwiazd. Tylko trzy inne układy planetarne krążące wokół gwiazd o małej masie miały zmierzone nachylenie orbit. Dzięki wykorzystaniu dużej, 10-metrowej apertury teleskopu Hobby-Eberly’ego i czułość HPF w bliskiej podczerwieni – gdzie gwiazdy o małej masie emitują większość swojego światła – jesteśmy podekscytowani mogąc prowadzić podobne obserwacje innych układów planetarnych karłów typu M, aby dalej badać, w jaki sposób tworzą się i ewoluują” – powiedział Suvrath Mahadevan, profesor astronomii i astrofizyki w Penn State i główny badacz spektrografu HPF.

HPF rozpoczął swoją pracę naukową pod koniec 2018 roku. Jest przeznaczony do wykrywania i charakterystyki planet w strefie zdatnej do zamieszkania – regionie wokół gwiazdy, w którym planeta może utrzymywać na swojej powierzchni wodę w stanie ciekłym – wokół pobliskich karłów typu M, ale jest również zdolny do dokonywania czułych pomiarów bliskich planet, poza ekosferą.

„Fotometria wysokiej rozdzielczości z 0,9-metrowego teleskopu WIYN, wykorzystująca innowacyjną technikę dyfuzora jest ważną częścią tego badania, która pozwoliła nam lepiej określić kształt tranzytu, a tym samym dodatkowo ograniczyć rozmiar, gęstość i skład planety. Teleskopy o mniejszej aperturze, wyposażone w najnowocześniejszy sprzęt, mogą stanowić platformy dla programów naukowych o dużym działaniu. Bardzo dokładna fotometria będzie potrzebna do eksploracji gwiazd i planet macierzystych w połączeniu z misjami kosmicznymi i większymi aperturami na Ziemi, a to jest ilustracja roli, jaką 0,9-m teleskop może odegrać w tych wysiłkach” – powiedział Jayadev Rajagopal, astronom z National Science Foundation NOIRLab, które obsługuje Kitt Peak National Observatory.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
PSU

Vega

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *