NCU News
Exact sciences
Trzy starsze siostry Słońca z planetami
Międzynarodowy zespół prof. Andrzeja Niedzielskiego, astronoma z UMK, odkrył kolejne trzy planety pozasłoneczne. Planety te krążą wokół gwiazd, które można nazwać starszymi siostrami naszego Słońca.
O sukcesie astronomów można przeczytać w "Astronomy and Astrophysics". W prestiżowym europejskim czasopiśmie ukaże się artykuł "Tracking Advanced Planetary Systems (TAPAS) with HARPS-N. VII. Elder suns with low-mass companions". W skład zespołu, który pracował nad odkryciem, wchodzą - oprócz prof. dr. hab. Andrzeja Niedzielskiego z Instytutu Astronomii UMK - dr hab. Gracjan Maciejewski - również z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej toruńskiego uniwersytetu, prof. Aleksander Wolszczan (Uniwersytet Stanowy w Pensylwanii), dr Eva Villaver (Uniwersytet w Madrycie) oraz dr Monika Adamów i dr Kacper Kowalik (oboje z Uniwersytetu Illinois).
Odkrywcy planet
Zespół prof. Niedzielskiego tematem zajmuje się od lat. Dzięki precyzyjnym obserwacjom nieba udało mu się w tym czasie odkryć już 26 gwiazd, wokół których krążą planety. To z reguły układy planetarne znacznie starsze niż nasz. Ich słońcami są przeważnie czerwone olbrzymy. Wyjątkiem jest układ Solaris i Pirx, gwiazda podobna do Słońca (choć nieco mniej masywna i chłodniejsza) oraz jej planeta, odkryte w roku 2009.
- Czerwony olbrzym to gwiazda, która wypaliła w wyniku reakcji jądrowych wodór we wnętrzu i przebudowuje swoją strukturę wewnętrzną, by rozpalić jądrowe reakcje palenia helu - tłumaczy prof. Niedzielski. - Gwiazda taka kurczy się w swej części centralnej, gdzie zaczyna rosnąć temperatura. Jej zewnętrzne obszary znacznie się rozszerzają i stygną. Początkowo żółta gwiazda, jak Słońce, staje się czerwona i ogromna. Stąd właśnie nazwa tego typu gwiazd. Może ona osiągnąć rozmiary porównywalne z rozmiarami orbity ziemskiej.
Siostry Słońca
Astronomowie przyjrzeli się 122 gwiazdom. Obserwacje prowadzili przy pomocy teleskopu Hobby-Eberly (HET) w Obserwatorium McDonalda, nieopodal miejscowości Fort Davis w Teksasie, oraz włoskiego Narodowego Teleskopu Galileusz, który znajduje się na wyspie La Palma (Wyspy Kanaryjskie) w Hiszpanii. Udało im się odkryć kolejne pozasłoneczne planety, krążące wokół gwiazd, które można nazwać starszymi siostrami naszego Słońca.
Poniżej można obejrzeć artystyczną animację przedstawiającą proces powstawania czerwonego olbrzyma (Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser & L. L. Christensen).
- Gwiazdy te to właśnie czerwone olbrzymy. Mają masy dokładnie takie, jak nasza gwiazda, lecz są od niej starsze o kilka miliardów lat, znacznie większe i chłodniejsze – wyjaśnia prof. Niedzielski. - Planety zaś, które udało nam się odkryć, są gazowymi olbrzymami - pozbawionymi powierzchni, podobnymi do naszego Jowisza. Krążą one zbyt blisko swoich gwiazd, by na nich czy w ich okolicach mogły wystąpić warunki sprzyjające powstaniu życia.
Najstarsza siostra: HD 4760
Gwiazda HD 4760 to obiekt ósmej wielkości gwiazdowej w gwiazdozbiorze Ryb. Jest 40 razy większa i emituje 850 razy więcej światła niż Słońce, lecz ze względu na odległość, w jakiej się znajduje (ok. 1781 lat świetlnych od nas), jest niewidoczna gołym okiem, jest jednak w zasięgu już nawet niewielkich i amatorskich teleskopów.
Wokół niej krąży planeta ok. 14 razy masywniejsza niż Jowisz. Znajduje się na orbicie rozmiarami podobnej do tej, po której wokół Słońca krąży Ziemia, w odległości około 1,1 jednostki astronomicznej. Rok na tej planecie trwa 434 dni – mówi prof. Niedzielski.
Obserwacje gwiazdy, które doprowadziły do odkrycia planety, trwały 9 lat. Prowadzone były początkowo teleskopem Hobby-Eberly i spektrografem HRS, a następnie teleskopem Galileusza i spektrografem Harps-N.
- Obserwacje były tak długotrwałe, ponieważ w przypadku poszukiwań planet przy czerwonych olbrzymach konieczne są badania obejmujące wiele okresów rotacji gwiazdy, sięgających setek dni – tłumaczy toruński astronom. - Badacze muszą upewnić się, że faktycznie obserwowana jest planeta, a nie udająca ją plama na powierzchni gwiazdy.
Młodsze siostry: TYC 0434-04538-1 i HD 96992
Astronomowie odkryli też planetę, krążącą wokół odległej od nas o ok. 2032 lat świetlnych gwiazdy TYC 0434-04538-1. Znajdziemy ją w gwiazdozbiorze Wężownika - choć świeci blisko 50 razy silniej od Słońca, jest również niewidoczna gołym okiem. Powodem znów jest znaczna odległość - by dojrzeć ten obiekt dziesiątej wielkości gwiazdowej, potrzeba już małego teleskopu. Gwiazda ta jest dziesięciokrotnie większa od Słońca, a okrąża ją planeta sześć razy masywniejsza od Jowisza.
Co ciekawe, planeta ta krąży dość blisko swojej gwiazdy, w odległości 0,66 jednostki astronomicznej. W naszym Układzie Słonecznym znajdowałaby się między orbitami Wenus i Ziemi - tłumaczy prof. Niedzielski. - Rok na tej gazowej planecie trwa tylko 193 dni.
Obserwacje tej gwiazdy obydwoma teleskopami trwały 10 lat.
Najbliżej nas znajduje się trzecia ze starszych sióstr Słońca. W odległości "zaledwie" 1305 lat świetlnych zlokalizowana jest HD 96992. Jest to gwiazda dziewiątej wielkości w Wielkiej Niedźwiedzicy.
- Ta siedmiokrotnie większa i blisko 30 razy bardziej energetyczna od Słońca gwiazda posiada planetę o masie nieco tylko większej od masy Jowisza, na orbicie rozległej na 1.24 jednostki astronomicznej. Rok na tej planecie trwa 514 dni – precyzuje prof. Niedzielski.
Tę gwiazdę astronomowie obserwowali najdłużej – dwoma teleskopami przyglądali się jej aż 14 lat.
* NASA (Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej ) przygotowała już animacje przedstawiające planety odkryte przez zespół prof. Niedzielskiego. Zachęcamy do obejrzenia: HD 4760, TYC 0434-04538-1, HD 96992
Słowniczek
Wielkość gwiazdowa (magnitudo) to umowna jednostka blasku gwiazdy wprowadzona przez Ptolemeusza w II wieku naszej ery. Gwiazdy najjaśniejsze to obiekty pierwszej wielkości, najsłabsze widoczne gołym okiem - szóstej wielkości. Gwiazda Polarna jest np. obiektem drugiej wielkości gwiazdowej.
Jednostka astronomiczna (j.a.) to umowna miara odległości stosowana w astronomii, średnia odległość Ziemi od Słońca. Wynosi 149 597 870,7 km. Księżyc jest odległy od Ziemi o 0.026 j.a., zaś Jowisz od Słońca o 5.2 j.a. Jednostka astronomiczna jest często stosowana do opisu układów planetarnych.
Rok świetlny to odległość jaką światło pokonuje w próżni w czasie jednego roku. Jest to kolejna umowna miara (dużych) odległości w astronomii. Wynosi 9.5 biliona km (63 241 j.a.). Jednostka ta jest często wykorzystywana do charakterystyki odległości gwiazd w Galaktyce. Księżyc znajduje się w odległości 1.3 sekundy świetlnej od Ziemi. Najbliższa gwiazda, Proxima Centauri - 4.22 lat świetlnych.
Masa Jowisza jest chętnie stosowaną do opisu planet umowną jednostką masy. Wynosi w przybliżeniu 1.9 1027 kg. Masa Jowisza jest 318 razy większa od masy Ziemi. Dla porównania - masa Słońca to 1047 mas Jowisza.
