– Wkroczyliśmy w nową erę obrazowania obcych światów – ekscytuje się Thayne Currie, astrofizyk pracujący z Teleskopem Subaru na Hawajach. W ten sposób komentuje zupełnie nowy sposób wykrywania i badania planet pozasłonecznych, opisany w pracy opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie „Science”.
Zespół pracujący pod kierunkiem Currie odkrył nową egzoplanetę oznaczoną HIP-99770b. Wykryto ją dzięki obserwacji ruchu gwiazdy, którą glob okrąża, a następnie bezpośrednio sfotografowano. To nowy, efektywny sposób poszukiwania planet pozasłonecznych.
– Wykorzystanie jednocześnie bezpośredniego obrazowania oraz astrometrii [czyli badania ruchu i położenia kosmicznych obiektów – przyp. red.] pozwoliło nam po raz pierwszy w pełni scharakteryzować egzoplanetę. Za jednym razem mogliśmy zbadać jej atmosferę, oszacować jej masę i orbitę – mówi Currie.
– To nowe podejście do szukania egzoplanet zapowiada przyszłe metody. Dzięki nim będziemy kiedyś identyfikować i badać bliźniaczki Ziemi wokół pobliskich gwiazd – dodaje naukowiec.
Jak się wykrywa egzoplanety
Szukanie planet w innych układach gwiezdnych to duże wyzwanie. Są one o wiele mniejsze i ciemniejsze od gwiazd, wokół których krążą. Ich bezpośrednie obserwacje są nadzwyczaj trudne do przeprowadzenia.
W tej chwili wiemy o istnieniu ok. 5300 globów pozasłonecznych. Większość z nich została wykrywa pośrednio. Jak? Naukowcy korzystają najczęściej z dwóch metod, obu dobrych do znajdowania planet krążących blisko swoich gwiazd.
Pierwsza to metoda tranzytowa. O istnieniu egzoplanety dowiadujemy się, ponieważ kiedy krąży ona wokół gwiazdy, światło tej gwiazdy okresowo ciemnieje. Te zmiany jasności światła potrafimy zmierzyć. Na tej podstawie naukowcy wnioskują o istnieniu planety krążącej wokół gwiazdy.
Druga metoda związana jest ze zmianą charakterystyk światła gwiazdy. Wbrew pozorom, gwiazda nie pozostaje nieruchoma względem planety. Glob, zwłaszcza masywny, oddziałuje na gwiazdę grawitacyjnie, wprawiając ją w nieznaczny ruch. Ruch ten skutkuje efektem Dopplera, czyli – w uproszczeniu – zmianami w częstotliwościach fal świetlnych emitowanych przez gwiazdę.
Gwiazdy znajdują się w ciągłym ruchu
Ten nieznaczny ruch gwiazd wywołany obecnością egzoplanety można jednak wykryć także w inny sposób. Słońca nie tkwią w galaktykach nieruchomo. Okrążają ich centra, tak jak planety krążą wokół Słońca. Jeśli wokół gwiazdy krąży egzoplaneta, przekłada się to na ścieżkę, po której gwiazda krąży w galaktyce. Tą metodą można wytypować kandydatki na globy oddalone od swoich gwiazd.
Autorzy pracy z „Science” sięgnęli po dane o gwiazdach Drogi Mlecznej, gromadzone przez sondy Gaia i Hipparcos. Uzyskali zapisy położenia gwiazd z okresu 25 lat. Po ich przeanalizowaniu wytypowali gwiazdy, które „kołysały się” na swojej drodze w nietypowy sposób. To kołysanie się mogło być sygnałem świadczącym, że wokół gwiazdy krąży masywna egzoplaneta.
Bezpośrednie obserwacje egzoplanety
Następnie naukowcy zaczęli prowadzić bezpośrednie obserwacje wytypowanych gwiazd z pomocą Teleskopu Subaru i Teleskopów Kecka na Hawajach. Przyjrzenie się bliżej gwieździe HIP-99770 okazało się strzałem w dziesiątkę. Wokół niej, w odległości aż 17 jednostek astronomicznych (czyli 17 razy dalej niż dystans Ziemia-Słońce), zaobserwowano bezpośrednio dużą egzoplanetę: HIP-99770b.
Glob ten ma promień Jowisza. Jest jednak od niego aż 14–16 razy cięższy. Znajduje się też trzy razy dalej od swojego słońca niż Jowisz. Otrzymuje jednak podobną ilość energii, ponieważ HIP-99770 jest gwiazdą znacznie jaśniejszą od Słońca. Dzięki bezpośredniej obserwacji naukowcy wiedzą już, że atmosfera planety zawiera najprawdopodobniej wodę i tlenek węgla.
– To dopiero pierwsze z wielu odkryć dokonanych dzięki połączeniu astrometrii i bezpośrednich obserwacji z pomocą Teleskopów Subaru i Kecka – zapowiada Currie. – Mamy już kilka innych odkryć, które zostaną upublicznione w tym roku i w następnym – dodaje.
Źródło: ScienceAlert, Science, Keck Observatory.
