Wygnana planeta połączona z gwiezdnym przelotem 3 miliony lat temu

Niektóre z osobliwych aspektów naszego Układu Słonecznego – otaczający go obłok komet, planet karłowatych na dziwnych orbitach i, jeżeli rzeczywiście istnieje, przypuszczalna dziewiąta planeta, daleko od Słońca – zostały powiązane z bliskim przejściem innej gwiazdy w naszym układzie niemowlęcym, która rozrzuciła wszystko bezładnie.

Ale czy gwiezdne przeloty na prawdę potrafią trącać planety, komety i asteroidy, zmieniając całe układy planetarne? Astronomowie z UC Berkeley i Uniwersytetu Stanforda uważają, że znaleźli tego oznaki.

Planeta okrążająca młodą gwiazdę podwójną mogła ulec zakłóceniu przez inną parę gwiazd, która prześlizgnęła się zbyt blisko układu między 2 a 3 mln lat temu, wkrótce po tym, jak planeta uformowała się z wirującego dysku gazu i pyłu.

Jeżeli zostanie to potwierdzone, wzmocni argumenty, że bliskie zaginione gwiazdy pomagają rzeźbić układy planetarne i mogą decydować o tym, czy będą one posiadać stabilne orbity.

„Jedną z tajemnic wynikających z badania planet pozasłonecznych jest to, że widzimy układy, w których planety nie są ustawione w jednej płaszczyźnie, mimo, że rodzą się w płaskim, kulistym dysku. Może kosmiczne tsunami uderzyło w te układy i przestawiło wszystkie jego składniki, ale nie mieliśmy na to dowodów. Nasza praca dostarcza rzadkich dowodów obserwacyjnych na jeden z tych przelotów, które delikatnie wpływają na jeden z układów planetarnych w Galaktyce” – mówi Paul Kalas, adiunkt UC Berkeley, profesor astronomii.

Astronomowie już szukają śladu gwiezdnego przelotu w przeszłości naszego Układu Słonecznego, ale jeżeli nastąpiło to 4,6 mld lat temu, większość dowodów przepadła. Układ gwiezdny, który badali astronomowie, zidentyfikowany jedynie numerem HD 106906, znajduje się w odległości zaledwie 300 lat świetlnych od Ziemi w kierunku konstelacji Krzyża Południa i jest bardzo młody, ma tylko około 15 mln lat.

Kalas, który bada młode, nowo utworzone układy planetarne, aby spróbować zrozumieć, co działo się we wczesnych latach Układu Słonecznego, najpierw skupił się na HD 106906 w 2015 roku, po tym, jak odkryto, że posiada masywną planetę na bardzo niezwykłej orbicie. Planeta, nazwana HD 106906 b, ma masę około 11 Jowiszy i krąży wokół HD 106906 – ostatnio odkryto, że jest gwiazdą podwójną – po orbicie nachylonej pod kątem ok. 21 stopni do płaszczyzny dysku, która zawiera całą pozostałą materię dookoła gwiazdy. Jej obecna odległość od gwiazdy to co najmniej 738 razy dalej, niż w przypadku układu Ziemia-Słońce, czyli ok. 18 dalej, niż Pluton od Słońca.

Kalas wykorzystał zarówno Gemini Planet Imager na teleskopie Gemini w chilijskich Andach, jak i Kosmiczny Teleskop Hubble’a, aby przyjrzeć się z bliska HD 106906 i odkrył, że gwiazda ma również nachylony pas komet. Dziwna orbita planety i fakt, że sam dysk pyłowy jest asymetryczny, wskazywały, że coś zakłóciło młody układ.

Kalas i jego koledzy zaproponowali, że planeta została wyrzucona ze swojego układu słonecznego przez interakcję z inną, jeszcze niewidoczną planetą w układzie, lub przez przelatującą w pobliżu gwiazdę. Astronomowie wierzą, że stało się tak: planeta została wyrzucona na ekscentryczną orbitę, gdy niebezpiecznie zbliżyła się do centralnej gwiazdy podwójnej – scenariusz zaproponowany w 2017 r. przez Laetitia Rodet i jej współpracowników z Obserwatorium Grenoble we Francji. Powtarzające się grawitacyjne kopnięcia z układu podwójnego szybko wyrzuciłyby planetę w przestrzeń międzygwiazdową, ale przechodzące w pobliżu gwiazdy uratowały planetę, popychając jej orbitę na bezpieczniejszą odległość od gwiazdy podwójnej.

Obserwatorium kosmiczne Gaia przekazało im dane potrzebne do przetestowania ich hipotezy. Gaia wykonuje precyzyjne pomiary odległości, pozycji i ruchu dla 1,3 mld gwiazd Drogi Mlecznej, do katalogu 100 000 razy większego, niż jego poprzednik, Hipparcos.

Kalas i De Rosa zebrali informacje Gaia na temat 461 gwiazd w tej samej gromadzie, co HD 106906, obliczyli ich pozycje wstecz w czasie i odkryli, że inny układ podwójny zbliżył się do niej 3 mln lat temu wystarczająco, aby zmienić układ planetarny.

Astronomowie odkryli również, że gwiazda podwójna podeszła na trajektorii, która znajdowała się w odległości około 5 stopni od dysku układu, co jeszcze bardziej prawdopodobne, że spotkanie miało silny i trwały wpływ na HD 106906.

Takie podwójne kopnięcia mogą być ważne dla stabilizacji planet, asteroid i komet wokół gwiazd, powiedział Kalas.

„Badanie układu planetarnego HD 106906 przypomina cofanie się w czasie, aby obserwować Obłok Oorta, który tworzy się wokół naszego młodego Słońca. Nasze własne gazowe olbrzymy kopały grawitacyjnie niezliczone komety na duże odległości. Wiele z nich zostało całkowicie odrzuconych, stając się obiektami międzygwiezdnymi, takimi jak Oumuamua, ale na inne wpływ miały przechodzące w pobliżu gwiazdy. Ten drugi wykop wywołany przez przejście gwiazdy może odłączyć orbitę komety od dalszych spotkań z planetami, oszczędzając jej przed perspektywą wyrzucenia. Ten łańcuch wydarzeń zachował przez miliardy lat najbardziej pierwotną materię Układu Słonecznego w głębokim zamrożeniu z dala od Słońca” – dodaje Kalas.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Uniwersytet Berkeley

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.