Anomalie orbit w układzie Ipsylon Andromedae – świadectwo burzliwej przeszłości?

0

Od około 10 lat naukowcom znany jest układ planetarny Ipsylon Andromedae (Ups And), posiadający trzy planety gazowe, orbitujące wokół gwiazdy nieco młodszej, gorętszej i posiadającej większą masę od naszego Słońca. Okazuje się, że nie wszystkie z tych planet krążą w jednakowej płaszczyźnie, tak jak to ma miejsce w Układzie Słonecznym – według najnowszych danych dwie z nich są nachylone o 30 stopni względem siebie i jest to jak na razie jedyny taki zarejestrowany przypadek spośród wszystkich odkrytych układów pozasłonecznych. Przypuszcza się, że analiza powstania takich orbit pozwoli na opracowanie nowych teorii wyjaśniających procesy ewolucyjne układów planetarnych. Odkrycia dokonano dzięki obserwacjom uzyskanym przez teleskop Hubble’a, Teleskop Hobby-Eberly oraz inne obserwatoria naziemne.

Wykorzystując niezależne dane zebrane z teleskopu Hubble’a oraz obserwatoriów naziemnych udało się także precyzyjnie określić masy dwóch z trzech znanych planet, orbitujących w układzie Ups And – c (14 MJ)* oraz d (10 MJ). Poprzednie wyliczenia wyznaczały masy na poziomie odpowiednio 2 MJ oraz 4MJ.  Z obserwacji wynika, że w czasie po ukształtowaniu się systemu planetarnego może dochodzić zatem do bardzo gwałtownych zdarzeń, które są w stanie zmieniać orbity ciał o masach tak dużych jak planety. Oprócz wyznaczenia mas i “wzajemnej inklinacji” zespół odkrył także, że w Ipsylon Andromedae może skrywać dodatkową, czwartą planetę, która orbituje w znacznie większej odległości od pozostałych. Z powodu oddalenia generowany przez nią sygnał jest jednak tak słaby, że nie można jeszcze określić zakrzywienia jej orbity.

Naukowcy przypuszczają, że z początku ewolucja tego układu zachodziła w sposób zbliżony do naszego, jednak w pewnym momencie, na późnym etapie jego formowania doszło do zdarzenia, które w konsekwencji spowodowało zaobserwowaną różnicę. Obecne modele ewolucyjne oparte na obserwacjach zakładają, że planety formują się w dysku pyłowym, pozostałym po formowaniu się gwiazdy centralnej, który pozostaje względem niej relatywnie nienachylony, dzięki czemu orbity powstałych w nim obiektów również mieszczą się w bardzo małym przedziale inklinacji. Odkrycie anomalii orbitalnej Ups And oznacza, że nie jest to jednak regułą.

Co prawda nasz Układ Słoneczny posiada również ciała o większym nachyleniu, to ich ogromna większość znajduje się jednak poza orbitą Neptuna, który silnie na nie oddziałuje i gdzie wpływ grawitacji słonecznej na planety karłowate pokroju Plutona czy Makemake jest ograniczony.

Przyczyna anomalii Ups And nie jest znana, choć możliwe scenariusze zakładają wpływ grawitacji samych planet podczas ich migracji do wewnątrz układu, lub zmiany orbit wynikłe z grawitacyjnego “wyrzucania” planet z systemu – w scenariuszach gdy bliskie przejście jednej planety obok drugiej powoduje jej przyspieszenie w polu grawitacyjnym i wystrzelenie poza system słoneczny. Inną możliwością braną pod uwagę może być również wpływ drugiej gwiazdy (Ups And jest układem podwójnym gwiazd) – Ipsylon Andromedae B, której istnienie również zostało potwierdzone przez ten sam zespół. Jest nią czerwony karzeł o masie i jasności znacznie mniejszej od naszego Słońca – niestety nie jest znana jej orbita, choć może ona posiadać znaczny mimośród, co mogłoby powodować jej zbliżanie się do Ups And A na niewielką odległość średnio raz na około 10,000 lat, co w istocie mogłoby wywołać zmiany w orbitach planet.

Według eksperta Rory’ego Barnes’a z Uniwersytetu of Washington najbardziej prawdopodobnym jest jednak scenariusz, w którym zaobserwowane orbity powstały na skutek wyrzucenia jednego z obiektów daleko na obrzeża układu planetarnego (lub poza układ), choć sama przyczyna zajścia tego zjawiska pozostaje nieokreślona. Jedno jest natomiast pewne – oddziaływania planet mogą być tak silne, że są one w stanie niemal wyrzucić się wzajemnie poza system planetarny.

Gwiazda Ipsylon Andromedae znajduje się w odległości około 44 lat świetlnych od Ziemi. W badaniach wykorzystane dane astrometryczne pochodzące z teleskopu Hubble’a oraz precyzyjne pomiary prędkości radialnej z obserwatoriów naziemnych.

Źródło: HubbleSite

* najnowszy wpis w bazie danych exoplanets.eu wyznacza masę na poziomie około 11,6 MJ,  choć może to być wartość nieaktualna.

Share.

Comments are closed.