Naukowcy odkryli system składający się z aż sześciu planet. Pięć z nich wykonuje "rytmiczny taniec"

Bartłomiej Pawlak
Badacze korzystający z teleskopów ESO odkryli system składający się z aż sześciu egzoplanet (czyli planet pozasłonecznych). Pięć z nich znajduje się w charakterystycznym rezonansie, przez co wykonują "rytmiczny taniec" wokół gwiazdy. Co więcej, naukowcy nie wykluczają odkrycia kolejnych obiektów w systemie TOI-178.
Zobacz wideo Kalendarium astronomiczne na 2021 rok. Jakie zjawiska będziemy obserwować?

Zespół naukowców korzystających z kilku teleskopów, w tym z należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) odkrył niezwykle ciekawy i bardzo rozbudowany system planetarny.

Naukowcy odkryli system składający się z aż sześciu planet

Badacze dokonali odkrycia podczas obserwacji gwiazdy TOI-178 znajdującej stosunkowo blisko, bo ok. 200 lat świetlnych od Ziemi (w kierunku konstelacji Rzeźbiarza). Początkowo zebrane dane sugerowały, że gwiazdę obiegają dwie planety w niemal równej odległości od centrum układu.

To zaskoczyło naukowców, dlatego zdecydowali się poświęcić więcej czasu i wykonać bardziej szczegółowe badania potencjalnego układu planetarnego wokół TOI-178. Po analizie informacji, ustalili, że gwiazdę w rzeczywistości obiega aż sześć planet, jednak pięć z nich (wszystkie poza pierwszą od gwiazdy) wykonuje wyjątkowo "rytmiczny taniec" - opisuje ESO.

Dzięki kolejnym obserwacjom zdaliśmy sobie sprawę, że nie ma tam dwóch planet krążących wokół gwiazdy w prawie takiej samej odległości od niej. Mamy raczej do czynienia z układem wieloplanetarnym o bardzo specjalnej konfiguracji

- tłumaczy kierujący badaniami Adrien Leleu z Université de Genève oraz University of Bern, cytowany w komunikacie ESO.

Taki ruch planet wokół gwiazdy nazywamy w astronomii rezonansem. Grawitacja poszczególnych planet sprawia, że oddziałują one na siebie nawzajem i synchronizują swoje orbity. Co kilka obiegów wokół gwiazdy macierzystej, wszystkie planety będące w rezonansie ustawiają się w identycznej konfiguracji.

Na poniższym filmie badacze przypisali jedną nutę do każdej z planet w systemie. Nuty są odtwarzane w momencie, gdy każda z planet pokonuje połowę swojej orbity. Rezonans w ruchu planet sprawia, że dźwięki układają się w charakterystyczny, uporządkowany sposób.

 

Takie zsynchronizowanie orbit mniejszych ciał niebieskich wokół większego obiektu nie jest niczym niespotykanym. W rezonansie 4:2:1 znajdują się chociażby trzy księżyce Jowisza (Io, Europa oraz Ganimedes). W przypadku systemu TOI-178 mówimy jednak znacznie bardziej skomplikowanym ustawieniu, bo uczestniczy w nich aż pięć planet. 

Jak tłumaczą badacze, mamy tu do czynienia z rezonansem 18:9:6:4:3, co oznacza, że na 18 obiegów pierwszej z planet będących w rezonansie (a drugiej w kolejności od gwiazdy, bo pierwsza nie jest związana w rezonansie) przypada 9 obiegów drugiej, 6 trzeciej, 4 czwartej i 3 piątej planety.

Planety na uporządkowanych orbitach

Równie mocno zaskoczyły naukowców wyliczenia dotyczące gęstości poszczególnych planet. Okazuje się, że choć są idealnie zsynchronizowane na swoich orbitach, to ustawione są w dość nieuporządkowanych odległościach od gwiazdy TOI-178. W Układzie Słonecznym najbliżej Słońca znajdują się kolejno cztery planety skaliste, a najdalej cztery gazowe. 

W przypadku TOI-178 również część planet jest skalista (jak Wenus lub Ziemia), a część to gazowe olbrzymy (jak Jowisz lub Saturn), jednak są one porozrzucane po całym systemie w zupełnie nieuporządkowany sposób. To kontrastuje z bardzo harmonijnym zgraniem ich orbit i jest czymś, do czego naukowcy nie przywykli, obserwując systemy wieloplanetarne.

Wygląda na to, że jest tam planeta tak gęsta, jak Ziemia, tuż obok bardzo puszystej planety o połowie gęstości Neptuna, a następna jest planeta o gęstości Neptuna. Nie przywykliśmy do takiej sytuacji

- stwierdził Nathan Hara z Université de Genève cytowany przez ESO.

 

Pomijając już zgranie orbit i chaotyczność gęstości poszczególnych obiektów, warto zauważyć, że system planetarny TOI-178 to jeden z rekordzistów pod względem liczby wykrytych egzoplanet. Najwięcej planet (wedle aktualnej wiedzy) obiega Słońce oraz gwiazdę Kepler-90 (po osiem planet). Znamy też jedynie kilka systemów, w których orbituje sześć (np. Kepler-11) lub siedem planet (słynny TRAPPIST-1). TOI-178 dołącza zatem do tego wąskiego grona systemów z dużą ich liczbą (o których wiemy).

Jako ciekawostkę można dodać, że wszystkie planety systemu TOI-178 mają promienie mieszczące się w przedziale od jednej do trzech promieni Ziemi, jednak ich masy są znacznie większe. Najmniejsza jest o ok. 1,5 raza masywniejsza, a największa 30 razy masywniejsza od naszej planety (oznacza to, że znajdujące się tam gazowe olbrzymy są znacznie mniej masywne od Jowisza i Saturna). Pomimo sporych mas, planety systemu TOI-178 krążą blisko swojej gwiazdy - jeden rok trwa tam (w zależności od planety) od kilku do kilkudziesięciu dni ziemskich.

Możliwe znalezienie kolejnych planet

Niezwykle interesujący jest fakt, że badacze nie wykluczają kolejnych odkryć w systemie TOI-178. Ich zdaniem, śledząc łańcuch rezonansów znanych już planet, można wykryć kolejne (o ile oczywiście jeszcze jakieś istnieją). Co więcej, żadna z sześciu odkrytych właśnie egzoplanet nie znajduje się w ekosferze (czyli w takiej odległości od gwiazdy, aby umożliwić występowanie wody w stanie ciekłym), jednak inne (potencjalnie istniejące) planety mogłyby znajdować się znacznie bliżej niej.

Badacze chcą wykorzystać budowany przez ESO Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który ma pozwolić na przeprowadzenie znacznie dokładniejszych badań systemów takich, jak TOI-178, a nawet analizę składu atmosfer poszczególnych planet. Badania nad TOI-178 mają także pozwolić lepiej zrozumieć sposoby, w jakie powstają podobne (rezonansowe) systemy planetarne.

Wyniki badania zostały opublikowane na łamach czasopisma naukowego "Astronomy & Astrophysics".