Zespół naukowców pracujących pod kierownictwem Stephena Kane’a – astronoma z San Francisco State University odkrył planetę pozasłoneczną znajdującą się 117 lat świetlnych od Ziemi krążącą po najbardziej mimośrodowej orbicie z dotychczas odkrytych.
Co więcej, Kane wraz ze współpracownikami był w stanie zarejestrować sygnał promieniowania odbitego od planety oznaczonej HD 20782 – błysk promieniowania gwiazdy odbity od atmosfery planety, wyemitowany gdy planeta przechodziła przez perycentrum swojej orbity. Odkrycie zostało opublikowane online 28 lutego 2016 roku w periodyku The Astrophysical Journal.
Mimośrodowość to jeden z parametrów orbity wskazujący na to jak bardzo jest ona spłaszczona. Podczas gdy planety w Układzie Słonecznym charakteryzują się niemal kołowymi orbitami, astronomowie odkryli kilka planet pozasłonecznych o bardzo wydłużonych czy mimośrodowych orbitach.
HD 20782 ma jak dotąd najbardziej mimośrodową orbitę. Jej mimośród wynosi 0,96. Oznacza to, że owa planeta porusza się po bardzo wydłużonej elipsie, znacznie oddalając się od swojej gwiazdy macierzystej tylko po to, aby wrócić po jakimś czasie i błyskawicznie przemknąć niezmiernie blisko gwiazdy.
Naukowcy zauważają, że HD 20782 jest doskonałą okazją do obserwowania atmosfer planetarnych na planetach o wydłużonych orbitach, bowiem obiektów tego typu w naszym Układzie Słonecznym nie ma. Badając promieniowanie odbite od HD 20782 astronomowie mogą dowiedzieć się sporo o strukturze i składzie atmosfery planety, która potrafi przetrwać krótkie lecz gorące wystawienie na palące promieniowanie gwiazdy.
A apocentrum (najdalszym od gwiazdy punkcie) swojej orbity planetę dzieli od gwiazdy 2.5 AU (jednostki astronomicznej), a w perycentrum średnia odległość między gwiazdą a planetą wynosi zaledwie 0,06 AU – to odległość dużo mniejsza niż odległość Merkurego od Słońca, mówi Kane, profesor fizyki i astronomii. „Masa planety zbliżona jest do masy Jowisza, choć planeta przemyka w pobliżu gwiazdy niczym kometa.”
Już wcześniejsze obserwacje HD 20782 wskazywały, że planeta może mieć wyjątkowo mimośrodową orbitę. Kane wraz ze współpracownikami był w stanie potwierdzić ten i resztę parametrów orbitalnych w ramach projektu Transit Ephemeris Refinement and Monitoring Survey (TERMS), w ramach którego Kane wykrywa tranzytujące planety pozasłoneczne.
Korzystając z nowych parametrów zespół był w stanie zaplanować obserwacje i wykorzystać teleskop kosmiczny do zarejestrowania promieniowania odbitego od planety podczas przejścia przez perycentrum orbity. Naukowcom udało się wykryć zmiany jasności, które najprawdopodobniej są skutkiem odbicia promieniowania gwiazdy przez atmosferę planety.
Takie odbite światło może powiedzieć naukowcom dużo więcej o tym jak atmosfera planety takiej jak HD 20782 oddziałuje z promieniowaniem gwiazdy podczas bardzo krótkiego intensywnego zbliżenia do niej.
Ilość światła odbitego od planety lub jej jasność zależy w części od składu jej atmosfery. Planety skryte pod obłokami pełnymi cząsteczek lodu, jak na Wenus czy Jowiszu, odbijają bardzo dużo światło. Jednak jeżeli Jowisz zbliżyłby się do Słońca, wysokie temperatury usunęłyby lodowy materiał z jego obłoków.
W przypadku niektórych planet pozasłonecznych o rozmiarach Jowisza, które poruszają się po krótkich, kołowych orbitach, właśnie to zjawisko eliminuje z atmosfer odbijające światło cząsteczki, co sprawia, że planety wydają się „ciemne”. Jednak w przypadku HD 27802 „atmosfera planety nie ma czasu na reakcję. Czas przejścia w pobliżu gwiazdy jest tak krótki, że nie ma szans na usunięcie wszystkich lodowych cząsteczek, które odpowiadają za dużą odbijalność promieniowania.”
Astronomowie jak na razie nie potrafią określić skadu chemicznego atmosfery HD 20782, ale najnowsze obserwacje wskazują, że jej atmosfera może być podobna do atmosfery Jowisza.
Planety pozasłoneczne takie jak HD 20782 odpowiadają za wiele pytań trapiących astronomów. „Kiedy widzimy planetą taką jak ta, z bardzo wydłużoną orbitą, bardzo ciężko wytłumaczyć w jaki sposób ona powstała. To tak jak przyglądanie się miejscu popełnienia morderstwa. Wiadomo, że coś strasznego się tam musiało stać, ale trzeba dojść do tego co konkretnie się stało.”
W przypadku HD 27802 mamy kilkoro „podejrzanych”, zauważa Kane. Mogło być tak, że pierwotnie w tym układzie znajdowało się więcej planet i jedna z nich za bardzo zbliżyła się do drugiej. Takie zderzenie lub bliskie przejście mogło spowodować wyrzucenie jednej z planet całkowicie z układu planetarnego oraz wydłużenie orbity drugiej z nich. Planeta znajduje się w układzie podwójnym gwiazd – może zatem być tak, że to jedna z dwóch gwiazd w układzie za bardzo zbliżyła się do planety i wyrzuciła HD 27802 z bardziej kolistej orbity.
Kane jest członkiem zespołu naukowego dwóch nadchodzących misji satelitarnych – Transiting Expolanet Survey Satellite (TESS) oraz Characterizing ExOPLanet Satellite (CHEOPS) – które także będą obserwować HD 20782 po starcie zaplanowanym na 2018 rok.
Źródło: ApJ / San Francisco State University