Na orbicie młodej gwiazdy naukowcy odkryli cztery planety wielkości Jowisza i Saturna. To pierwszy raz, kiedy w tak młodym systemie planetarnym zaobserwowano tyle masywnych planet. System ten ma też rekordowy zakres orbit – zewnętrzna planeta krąży ponad tysiąc razy dalej od swojej gwiazdy niż ta najbliższa. Obserwacje te rodzą pytania, jak mógł powstać taki system?
Omawiana gwiazda jest stosunkowo młoda, ma zaledwie dwa miliony lat. Można powiedzieć, że w astronomicznych kategoriach jest „bobasem”. Otoczona jest protoplanetarnym dyskiem pyłu i lodu - to miejsce, w którym formują się planety, księżyce, asteroidy i inne astronomiczne obiekty w systemach planetarnych.
Gwiazda ta już wcześniej została uznana za wyjątkową, gdy na jej orbicie zlokalizowano tzw. gorącego Jowisza. Wcześniej nie zaobserwowano takich obiektów na orbitach tak młodych gwiazd. Gorące Jowisze to klasa planet pozasłonecznych, gazowych olbrzymów, których orbita znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej, często znacznie bliżej od orbity Merkurego w Układzie Słonecznym.
Gorące Jowisze to jedne z pierwszych dostrzeżonych przez astronomów egzoplanet. Ze względu na ich wielkość i krótki okres orbitalny, planety tej klasy znacznie łatwiej dostrzec podczas tranzytu na tle gwiazdy macierzystej. Jednak ich istnienie od dawna zastanawia astronomów, ponieważ uważa się, że są zbyt blisko swoich gwiazd, aby powstały w tym właśnie miejscu.
Korzystając z obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), zespół naukowców University of Cambridge znalazł rodzeństwo tego młodego gorącego Jowisza. Badacze podczas obserwacji dostrzegli trzy wyraźne luki w dysku protoplanetarnym, które wskazują na trzy kolejne gazowe olbrzymy orbitujące wokół młodej gwiazdy. Rezultaty obserwacji zostały przedstawione w „The Astrophysical Journal Letters”.
Młoda gwiazda, CI Tau, znajduje się w odległości około 500 lat świetlnych od nas w wysoce produktywnym regionie galaktyki tzw. gwiezdnym żłobku. Jej cztery planety mają ekstremalnie różne orbity. Najbliższa znajduje się w odległości orbity Merkurego w naszym Układzie Słonecznym. Natomiast najdalsza orbituje w odległość ponad trzy razy większej niż nasz Neptun. Dwie zewnętrzne planety mają masę Saturna, podczas gdy pozostałe dwie znajdujące się na wewnętrznych orbitach mają masy odpowiednio około 1 i 10 mas Jowisza.
Obserwacje stawiają przed astronomami wiele pytań. Naukowcy szacują, że około 1 proc. wszystkich gwiazd posiada gorące Jowisze, ale większość znanych planet tej klasy jest duża starsza od CI Tau.
- Obecnie nie można powiedzieć, czy ekstremalna architektura planetarna widoczna w CI Tau jest powszechna w systemach goszczących gorące Jowisze, ponieważ sposób, w jaki wykryto te siostrzane planety, czyli poprzez ich wpływ na dysk protoplanetarny, nie zadziałałby w starszych systemach, w których nie ma już takiego dysku – powiedziała profesor Cathie Clarke z Instytutu Astronomii w Cambridge.
Nie jest również jasne, czy planety odegrały jakąś rolę w doprowadzeniu najbardziej wewnętrznej planety do jej ultra-ciasnej orbity i czy jest to mechanizm, który prowadzi do formowanie się planet tego typu. Kolejną zagadką jest to, jak w ogóle uformowały się dwie zewnętrzne planety.
- Te planety nie pasują do modeli teoretycznych formowania się planet, bo te modele skupiają się na typach planet już zaobserwowanych. Planety o masach Saturna powinny powstać najpierw, formując skaliste jądro i otaczając je warstwą gazów. Jednak te procesy powinny być bardzo powolne i w dużych odległościach od gwiazdy – wyjaśniła Clarke.
Astronomowie będą teraz badać tan zagadkowy układ planetarny w różnych pasmach promieniowania, by uzyskać więcej wskazówek na temat właściwości samego dysku protoplanetarnego oraz znajdujących się tam planet.
Źródło: University of Cambridge, fot. Amanda Smith, Institute of Astronomy, University of Cambridge
