Wiadomości

Zespół astronomów (głównie z UMK) pod kierownictwem prof. Andrzeja Niedzielskiego z Centrum Astronomii odkrył układ dwóch ciał krążących wokół czerwonego olbrzyma TYC 1422-614-1.

Trwające ponad 10 lat obserwacje, które doprowadziły do odkrycia, wykonano za pomocą dwóch teleskopów: Hobby-Eberly (HET) w Teksasie (we współpracy z prof. Aleksandrem Wolszczanem z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii) oraz Telescopio Nazionale Galileo (TNG) wyposażonego w najdokładniejszy w tej chwili na świecie spektrograf Harps-N (we współpracy z Ewą Villaver z Uniwersytetu Autonomicznego w Madrycie). W skład zespołu wchodzili także dr Grzegorz Nowak (Instituto de Astrofísica de Canarias Teneryfa, UMK), dr Gracjan Maciejewski (UMK), Anibal García-Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneryfa), mgr Monika Adamów (UMK), mgr Kacper Kowalik (UMK), mgr Beata Deka (UMK) oraz mgr Michalina Adamczyk (UMK).

Jak informuje prof. Niedzielski, "bliżej gwiazdy, w odległości 0,69 jednostki astronomicznej (j.a.) znajduje się planeta "b" o masie 2,5 masy Jowisza, zaś na bardziej rozległej orbicie, w odległości 1,37 j.a. krąży ciało "c" o masie 10 mas Jowisza. Umieszczone w naszym Układzie Słonecznym nowo odkryte obiekty krążyłyby w przybliżeniu na orbitach Wenus i Marsa (rysunek 1 poniżej). Są one jednak od tych planet znacznie bardziej masywne. W szczególności planeta na bardziej rozległej orbicie, TYC 1422-614 "c" ma tak dużą masę, że najprawdopodobniej nie jest planetą, a tzw. brązowym karłem.

TYC 1422-614-1 jest gwiazdą w odległości 233 lat świetlnych o masie zbliżonej do słonecznej, zaledwie o 15% większej. Jest to jednak gwiazda znacznie bardziej wyewoluowana, która ma już dawno za sobą etap spokojnego palenia wodoru we wnętrzu, na którym znajduje się obecnie Słońce. Jest to tzw. czerwony olbrzym, czyli gwiazda, której wewnętrzna część rozgrzewana jest przez gęstniejącą pod wpływem grawitacji materię, a zewnętrzny obszar ekspanduje i stygnie. Promień gwiazdy to blisko 7 promieni Słońca. Jest to obiekt 10 wielkości gwiazdowej znajdujący się na niebie w gwiazdozbiorze Lwa, niewidoczny gołym okiem, stąd bardzo "techniczna" nazwa gwiazdy pochodząca z katalogu nieczynnego już satelity Hipparcos.

Układ planetarny TYC 1422-614-1 jest drugim, najbardziej wyewoluowanym układem wieloplanetarnym ze znanych astronomom (pierwszy, przy gwieździe BD+20 2457 również został odkryty przez zespół prof. Niedzielskiego z UMK). Należy on do grupy zaledwie kilku znanych (około 16%) układów wieloplanetarnych przy gwiazdach wyewoluowanych i jest jednym z zaledwie pięciu, w których jednym z ciał w układzie jest brązowy karzeł.

Co ciekawe, to właśnie to masywne (jak na planetę) ciało przez około 4 mld lat znajdowało się w odpowiedniej odległości od swojego słońca, by na jego powierzchni mogła występować woda w stanie płynnym, czyli w tzw. ekosferze (rysunek 2 poniżej). Ciało to jest jednak raczej podobne do naszego Jowisza niż do Ziemi, dlatego naukowcy nie spodziewają się, by na nim występowało życie w takiej postaci jaką znamy. Można natomiast spekulować, że gdyby przy tym ciele istniał naturalny satelita odpowiedniej wielkości, być może na nim mogły rozwinąć się jakieś formy życia.

Oba nowo odkryte ciała zostaną w przyszłości wchłonięte przez swą gwiazdę (gdy jej zewnętrzne obszary osiągną rozmiar 43-75 promieni Słońca). Nastąpi to za około 120-130 mln lat.

TYC 1422-614-1 jest już 14. gwiazdą, przy której zespół prof. Niedzielskiego znalazł planety. Poprzednich 13 układów planetarnych odkryto wyłącznie w oparciu o obserwacje teleskopem HET w ramach projektu Pensylwańsko-Toruńskiego (PTPS) we współpracy z prof. Aleksandrem Wolszczanem. Najnowsze odkrycie jest zarazem pierwszym efektem rozszerzonego projektu śledzenia wybranych obiektów PTPS także europejskim teleskopem TNG i spektrografem Harps-N w ramach projektu TAPAS (Tracking Advanced PlAnetary Systems) we współpracy z E. Villaver."

Praca na ww. temat została opublikowana w styczniowym numerze europejskiego czasopisma Astronomy & Astrophysics (wersja angielska).

Brązowy karzeł to ciało niebieskie, które prawdopodobnie powstaje w wyniku zapaści grawitacyjnej obłoku protogwiazdowego, czyli w procesie podobnym do tego, w jakim powstają gwiazdy. Ze względu na stosunkowo małą masę nie rozpala on jednak nigdy we wnętrzu reakcji jądrowych palenia wodoru i formalnie nie jest uznawany za gwiazdę. Przez krótki czas mogą w nim natomiast zachodzić reakcje jądrowego palenia litu lub deuteru i dlatego formalnie nie jest on także planetą.

Ekosfera to zakres orbit wokół danej gwiazdy, w którym na powierzchnię planety dociera taka ilość promieniowania gwiazdy, że może tam występować woda w stanie płynnym. W naszym układzie Słonecznym jedynie Ziemia znajduje się w ekosferze. Wenus jest zbyt blisko Słońca, a Mars zbyt daleko. Oczywiście, pojęcie ekosfery jest dość ogólne, warunki na danej planecie zależą w pewnej mierze także od właściwości jej atmosfery. Pojęcie ekosfery nie wyczerpuje także zagadnienia lokalizacji życia podobnego do ziemskiego bowiem planeta może być dodatkowo "dogrzewana" np. przez siły pływowe, jak to ma miejsce na przykład w przypadku księżyców Jowisza (Europa) czy Saturna (Enceladus).

Jednostka astronomiczna to umowna jednostka odległości stosowana w astronomii, równa średniej odległości Ziemi od Słońca (149 597 887 km).

opisy do rysunków:

Rysunek 1. Porównanie wewnętrznej części Układu Słonecznego z układem planetarnym TYC 1422-614 1. Planety "b" i "c" oddalone są od swojej gwiazdy o 0,69 i 1,37 j.a., czyli podobnie jak Mars i Wenus w Układzie Słonecznym. Są jednak znacznie bardziej masywne: planeta "b" ma masę 2,5 masy naszego Jowisza, a planeta "c" aż 10 razy większą niż Jowisz (skala nie została zachowana).

Rysunek 2. Porównanie stopnia ewolucyjnego zaawansowania Układu Słonecznego oraz układu planetarnego TYC 1422-614 b, c na diagramie Hertzsprunga-Russela. Na osi poziomej odłożono temperaturę efektywną (kolor) gwiazdy, a na osi pionowej jej jasność (w skali logarytmicznej, w stosunku do Słońca). Czarne punkty to gwiazdy badane w ramach projektu Pensylwańsko-Toruńskiego. Słońce znajduje się na etapie spokojnego jądrowego palenia wodoru w centrum, czyli na ciągu głównym, gdzie gwiazdy spędzają większość swego życia. Przebieg przyszłej ewolucji Słońca zaznaczono szarą linią, strzałka wskazuje kierunek przebiegu ewolucji. Na niebiesko oznaczono tę część ewolucji Słońca, podczas której Ziemia znajduje się w ekosferze. TYC 1422-614-1 jest gwiazdą znacznie bardziej wyewoluowaną niż Słońce co ilustruje pozycja na jej ścieżce ewolucyjnej (kształt ścieżki ewolucyjnej zależy od masy gwiazdy oraz składu chemicznego, stąd TYC 1422-614-1 ma inną nieco przyszłość niż Słońce). Wyczerpała ona zwoje zapasy wodoru w centrum i jej centralne części zapadają się tworząc powoli warunki do rozpalenia reakcji jądrowych palenia helu. Jest ona czerwonym olbrzymem, chłodniejszą i znacznie większą od Słońca gwiazdą. Etap jej ewolucji, podczas którego planeta "c" znajdowała się w ekosferze także zaznaczono na niebiesko. Zakończył się on kilkaset milionów lat temu.