Wykonanie zdjęcia planety pozasłonecznej to ogromne wyzwanie. Próbował ktoś kiedykolwiek sfotografować świetlika na tle reflektora scenicznego? To podobne zajęcie, jedynie skala jest inna. Co prawda sama egzoplaneta emituje światło, lecz ginie ono w blasku jej słońca. Nadal nie jesteśmy w stanie (my – Ziemianie, że tak szumnie to określę) uwiecznić na fotografii małej planety skalistej, choćby takiej jak Ziemia – zatem na pocztówki z planet ziemiopodobnych póki co nie ma co liczyć.
Mimo to, astronomom udało się uzyskać obrazy około 20 planetopodobnych ciał okrążających inne gwiazdy. Aż 20, bo warunki uwieczniania ich w ten sposób są wyjątkowo ciężkie, lub tylko 20 – w końcu obecnie w katalogu exoplanet.eu figuruje 3720 egzoplanet, a https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/ informuje o kolejnych 4496 kandydatach, zatem obserwacje wizualne przeprowadzone zostały tylko na niewielkiej części z nich. Te obiekty, znane oryginalnie jako „planetary-mass companions” (w wolnym tłumaczeniu: towarzysze o masie planetarnej; nie znalazłam oficjalnego tłumaczenia tego terminu na polski, więc o ile nie dotrę do lepszego, będę się posługiwała tym, zapewne dość ułomnym, wyrażeniem – będę wdzięczna za wszelkie trafniejsze i bardziej eleganckie propozycje) posiadają trzy cechy, czyniące je atrakcyjnymi do fotografowania:
- są masywniejsze nawet od Jowisza;
- orbitują bardzo daleko od swoich gwiazd;
- są stosunkowo młode, zatem nadal świecą pod wpływem ciepła z początków ich formowania się.
Choć badacze uczynili postęp (i wciąż czynią!) w obrazowaniu owych towarzyszy, nadal poszukują odpowiedzi na pewne podstawowe pytanie: czy są to rzeczywiście egzoplanety, czy też mogą one być tak naprawdę „nieudanymi gwiazdami”, zwanymi brązowymi karłami?
By w miarę możliwości ją znaleźć, lub przynajmniej poczynić pewne kroki w tym kierunku, zespół astronomów z Caltechu zmierzył przy pomocy NIRSpec (Near Infrared Spectrograph – spektrografu bliskiej podczerwieni należącego do Obserwatorium W.M. Kecka na Hawajach, zarządzanego przez Caltech i NASA) szybkość wirowania trzech „towarzyszy o masie planetarnej” – ROXs42B b, GSC 6214-210 b oraz VHS 1256-1257 b – oraz wziął pod uwagę prędkość obrotową dwóch wcześniej zbadanych.
By ją obliczyć na podstawie obserwacji, skorzystali z efektu Dopplera – światło ze strony obracającej się do obserwatora wykazuje przesunięcie ku fioletowi, a od obserwatora – ku czerwieni. Stopień tych przesunięć wskazuje wartość prędkości obracającego się ciała. Wyniki uzyskane na podstawie wykonanych w ramach tego badania pomiarów zawierały się między 6 a 14 km/s. Jedno ze wspomnianych dwóch ciał, których prędkość obrotu zmierzono wcześniej, β Pictoris b, rotuje z prędkością 25 km/s, co jest największą dotąd zmierzoną prędkością obrotową.
Zespół porównał uzyskane wartości do szybkości wirowania swobodnych brązowych karłów podobnej wielkości. Ich odkrycia, opublikowane 4. Grudnia w Nature Astronomy, pokazały że cała piątka „towarzyszy” miała niemal identyczną szybkość wirowania jak będące ich odpowiednikami brązowe karły.
Według Heather Knutson, która jest profesorem nauki o planetach w Caltech i współautorką badania, „Te nowe pomiary spinu sugerują że jeżeli te ciała są masywnymi planetami położonymi z dala od ich gwiazd, to mają właściwości które są bardzo podobne do najmniejszych brązowych karłów”.
Badacze przedstawiają dwa możliwe wyjaśnienia dlaczego „planetary-mass companions” obracają się tak samo, jak ich odpowiedniki wśród brązowych karłów. Oto i one:
1) Pierwsze mówi, że towarzysze w istocie są brązowymi karłami. Brązowe karły powstają w taki sam sposób jak zwykłe gwiazdy, z zapadających się chmur gazu i pyłu, ale w przeciwieństwie do nich nie mają dostatecznie dużej masy, by rozpocząć fuzję jądrową, więc nigdy nie zalśnią z intensywnością im dorównującą.
2) Drugie sugeruje, że towarzysze zostali uformowani w ten sam sposób co zwykłe planety, z wirujących dysków materiału, otaczających młode gwiazdy. W tym wypadku, jak to często w nauce bywa (bo czymże jest nauka, jeśli nie ciągłym stawianiem pytań o działanie świata i poszukiwaniem na nie odpowiedzi oraz rozważaniem konsekwencji tychże?), rodzi się kolejne pytanie: dlaczego takie planety mają niemal identyczną szybkość wirowania jak brązowe karły?
Knutson wyraża ten problem następująco: „To zagadnienie ‘natura kontra wychowanie’; czy towarzysze powstali jako brązowe karły, czy po prostu ich zachowanie upodobniło się do nich, i w pewnym momencie przybrali z podobną szybkość wirowania?”.
Choć naukowcy obecnie mają dowody na to, że towarzysze o masach planetarnych zachowują się jak brązowe karły, wciąż jest niejasne czy istotnie powstają oni w takiej formie. Zespół wciąż planuje przyszłe badania szybkości wirowania, żeby lepiej poznać to zagadnienie.
Zdaniem Marty Bryan, głównej autorki pracy, „Szybkości wirowania ciał o masach planetarnych poza naszym systemem słonecznym wciąż nie zostały do końca zbadane. Dopiero zaczynamy używać ich jako narzędzia do zrozumienia historii formowania się obiektów o masie planetarnej”.
Co ciekawe, naukowcy spodziewali się, że towarzysze będą obracać się szybciej. Uzyskane wyniki sugerują, że planety w jakiś sposób wyhamowały, być może poprzez przekazanie części momentu obrotowego do otaczających je gazowych dysków.
Egzoplanety dopiero od niedawna – w skali astronomicznej – są badane na poważnie. Wciąż jest wiele do odkrycia jeśli chodzi o ich cechy, genezę i historię. Wciąż poznajemy ich naturę.
Korzystałam z:
http://astronomy.com/news/2017/12/planets-or-brown-dwarfs Jake Parks, 05.12.2017
http://exoplanet.eu/catalog/
https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/
http://www.caltech.edu/news/new-spin-solving-mystery-stellar-companions-80546 (dostęp: 13 XII 2017)
