Problem trzech ciał. Nieuchwytna planeta krąży wstecz pomiędzy podwójnym układem gwiazd
Analiza tego nietypowego układu podwójnego zajęła aż dwie dekady. Mimo komplikacji badaczom udało się ustalić, w jaki sposób para gwiazd może utrzymywać stabilny taniec orbitalny z nieuchwytną planetą. Czy to rozwiązuje tzw. problem trzech ciał?
Spis treści:
W 2004 roku David Ramm z Uniwersytetu Canterbury w Nowej Zelandii podczas obserwacji ruchu pary gwiazd w układzie o nazwie Nu Octantis zauważył tajemniczy, powtarzający się sygnał. Obserwacja ta rozpoczęła długą debatę rozważającą, czy sygnał był dowodem na to, że układ ten zawierał planetę.
W dodatku planetę dwukrotnie większą od Jowisza, co niektórzy fizycy uważali za niemożliwe ze względu na rozmiar i bliskość obu gwiazd. Teraz Ramm i Man Hoi Lee z Uniwersytetu w Hongkongu oraz ich koledzy przedstawili najbardziej przekonujące jak dotąd dowody na to, że Nu Octantis naprawdę jest tercetem, a nie duetem.
Prawdziwy taniec z gwiazdami
Co wiemy o Nu Octantis? Znajduje się w gwiazdozbiorze Oktanta, około 69 lat świetlnych od Ziemi. Jest to układ podwójny składający się z:
- ν Octantis A: olbrzymiej gwiazdy typu K1 III, o masie około 1,6 masy Słońca,
- ν Octantis B: białego karła o masie około 0,6 masy Słońca.
Gwiazdy obiegają wspólny środek masy co 2,9 roku, w średniej odległości około 2,6 jednostki astronomicznej (AU).
I najważniejsza rzecz: wspomniana, przez szereg lat jedynie domniemana obecność planety o nietypowej, wstecznej orbicie w bardzo ciasnym układzie gwiazdowym. Bo tajemnicza planeta Nu Octantis jest w retrogradacji, co znaczy, że planeta i jedna gwiazda krążą wokół drugiej gwiazdy, ale robią to w przeciwnych kierunkach. W dodatku planeta ma ciaśniejszą orbitę wokół drugiej gwiazdy. Man Hoi Lee twierdzi, że jest to nietypowe, ale sprawia, że konfiguracja systemu jest stabilna – nawet jeśli oznacza to, że planeta wielokrotnie porusza się w wąskiej przestrzeni między dwiema gwiazdami.
Dane z chilijskich obserwatoriów
Jego zespół był w stanie określić to z dużą pewnością dzięki ulepszonym urządzeniom pomiarowym, takim jak spektrograf HARPS w 3,6-metrowym teleskopie Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. Pomógł również fakt, że sygnał planety utrzymywał się przez lata obserwacji. – Jesteśmy całkiem pewni, że opisywana planeta jest prawdziwa. Jeśli byłoby to coś w rodzaju aktywności gwiezdnej, nie powinno być tak spójne w ciągu wielu lat obserwacji – twierdzi naukowiec.
Ale poruszająca się wstecz planeta nie jest jedyną egzotyczną cechą Nu Octantis. Dzięki danym z chilijskiego Bardzo Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego udało się upewnić, że jedna z gwiazd układu jest białym karłem. Oznacza to, że osiągnęła kres swojego cyklu życia, stając się gęstsza i mniejsza. Dr Lee twierdzi, że komplikuje to historię problemu trzech ciał Nu Octantis, ponieważ matematyczne modele jej przeszłości pokazują, że obecna orbita planety była niemożliwa, gdy gwiazda ta była młodsza, większa i jaśniejsza.
Geneza tajemniczej planety
Tak więc planeta albo krążyła wokół obu gwiazd jednocześnie, ale w pewnej chwili radykalnie zmieniła trajektorię. Mogło do tego dojść, gdy jedna z dwóch gwiazd stała się białym karłem. Inną opcją jest, że tajemnicza planeta powstała z masy, którą gwiazda wyrzuciła, gdy przekształciła się w białego karła. – Przyszłe obserwacje i znacznie więcej modelowania matematycznego mogą być w stanie wskazać, który z tych scenariuszy jest bardziej prawdopodobny, ale oba są raczej nowatorskie – twierdzi kierownik zespołu naukowego.
– Przez wieki obserwatorzy gwiazd byli przyzwyczajeni do schludnych i „grzecznych” kosmicznych układów, takich jak Układ Słoneczny, w którym wszystkie planety krążą wokół gwiazdy centralnej w tym samym kierunku i w umiarkowanych odstępach. Jednak Nu Octantis łamie wszystkie takie konwencje. Zachęca ona naukowców do rozważenia szerszego zakresu scenariuszy dotyczących formowania się i ewolucji gwiazd i planet – mówi Manfred Cuntz z University of Texas w Arlington.
Źródło: New Scientist
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.