Astronomii au descoperit o planetă care nu ar trebui să fie acolo

Având o masă de 11 ori mai mare decât cea a lui Jupiter şi orbitând în jurul stelei sale la o distanţă de 650 ori distanţa Pământ-Soare, planeta HD 106906 b este diferită de orice există în propriul nostru sistem solar şi ea ridică un mare semn de întrebare în legătură cu teoriile de formare ale planetelor.

„Acest sistem este fascinant, deoarece niciun model cu privire la formarea unei planete sau a unei stele nu poate explica complet ceea ce vedem", a afirmat Vanessa Bailey, cea care a condus cercetarea. Bailey este absolventă a Department of Astronomy din cadrul University of Arizona.

Se crede că planetele apropiate de stelele lor, cum ar fi Pământul, se formează din mici corpuri similare asteroizilor care apar în discul primordial compus din praf şi gaz care înconjoară o stea aflată în faza de formare. Cu toate acestea, acest proces acţionează prea încet pentru a permite formarea planetelor gigant aflate la o distanţă mare de steaua lor. O altă teorie afirmă că planetele gigant se pot forma, în urma unui colaps rapid, direct din materia din disc.

Cu toate acestea discurile primordiale conţin rareori o cantitate suficientă de materie în zonele lor periferice pentru a permite formarea unei planete precum HD 106906 b. Au fost lansate mai multe ipoteze alternative, inclusiv aceea a formării unui mini sistem stelar binar.

„Un sistem binar de stele se poate forma atunci când două aglomerări adiacente de gaz colapsează mai mult sau mai puţin independent una de alta pentru a forma stele şi aceste stele sunt suficient de apropiate pentru a exercita o atracţie gravitaţională reciprocă şi a se lega împreună pe o orbită", a explicat Bailey. „Este posibil ca în cazul sistemului HD 106906 steaua şi planeta să fi colapsat în mod independent din aglomerările de gaz, dar din anumite motive ulterioare aglomerarea de materie din care s-a format planeta nu a avut o masă suficientă şi nu a crescut suficient de mare pentru a se aprinde şi a deveni o stea".

Potrivit lui Bailey o problemă cu acest scenariu este că raportul maselor dintre două stele aflate într-un sistem binar obişnuit este, de obicei, nu mai mare de 10 la 1.

Aceasta este o imaginea în infraroşu termic (lungime de undă 4µm) a planetei HD 106906 b obţinută de MagAO/Clio2 şi prelucrată pentru a elimina lumina strălucitoare de la steaua sa gazdă, HD 106906 A. Planeta se află la o distanţă faţă de HD 106906 A mai mare de 20 de ori decât distanţa dintre planeta Neptun şi Soare. AU reprezintă o unitate astronomică, distanţa medie dintre Pământ şi Soare.
Credit: Vanessa Bailey

„În cazul nostru, raportul maselor este mai mare de 100 la 1", a explicat ea. „Acest raport extrem de mare al maselor nu este prezis de teoriile de formare a stelelor binare, similar modului prin care teoriile de formare a planetelor prezic că nu se pot forma planete atât de departe faţă de steaua gazdă".

Acest sistem este, de asemenea, de un interes deosebit deoarece cercetătorii pot detecta şi în prezent rămăşiţele „discului de resturi" provenit din materia rămasă din procesul de formare a planetei şi a stelei.

„Sistemele ca acesta, unde avem informaţii suplimentare despre mediul în care se află planeta, au potenţialul de a ne ajuta să înţelegem diferitele modele de formare", a adăugat Bailey. „Observaţiile viitoare cu privire la mişcarea orbitală a planetei şi a discului de resturi din faza primară de formare a stelei ne pot ajuta să răspundem la aceste întrebări".

Având o vârstă de numai 13 milioane de ani această tânără planetă încă străluceşte din cauza căldurii rămase din procesul de formare al acesteia. Deoarece la o temperatură de 2.700 grade Fahrenheit (aproximativ 1.500 de grade Celsius) planeta este mult mai rece decât steaua sa, aceasta emite cea mai mare parte a energiei sale în infraroşu, mai degrabă decât în lumină vizibilă. Pământul, prin comparaţie, s-a format acum 4,5 miliarde ani şi este, prin urmare, de aproximativ 350 de ori mai vârstnic decât HD 106906 b.

Observaţiile imagistice directe necesită imagini extraordinar de clare, similare celor furnizate de către telescopul spaţial Hubble. Pentru a se obţine această rezoluţie de la sol se utilizează o tehnologie denumită Adaptive Optics sau AO. Pentru a obţine imaginea prin care s-a descoperit exoplaneta echipa de astronomi a folosit noul sistem Magellan Adaptive Optics (MagAO) şi camera în infraroşu termic Clio2, ambele tehnologii fiind dezvoltate la University of Arizona şi montate pe telescopul Magellan ce are un diametru de 6,5 metri din deşertul Atacama, Chile.

Laird Close, profesor de astronomie în cadrul University of Arizona şi cercetător principal cu ajutorul MagAO a spus: „MagAO a fost capabil de a utiliza oglinda sa adaptivă secundară cu cele 585 de servomotoare fiecare dintre acestea mişcându-se de 1.000 de ori într-o secundă pentru a elimina efectul de estompare al atmosferei. Corecţia atmosferică ne-a permis să detectăm căldura slabă emisă de această exoplanetă exotică în raport cu steaua sa gazdă mult mai fierbinte".

„Clio a fost optimizat pentru lungimile de undă în infraroşu termic, acolo unde planetele gigantice sunt mai strălucitoare în comparaţie cu stelele lor gazdă, adică planetele sunt cel mai uşor de observat în aceste lungimi de undă", a explicat Philip Hinz, profesor de astronomie în cadrul University of Arizona şi cercetător principal cu ajutorul lui Clio, cel care conduce Astronomic Adaptive Optics din cadrul University of Arizona.

Echipa a fost în măsură să confirme că planeta se mişcă împreună cu steaua sa gazdă prin examinarea datelor de la telescopul spaţial Hubble obţinute cu opt ani înainte de un alt program de cercetare. Folosind spectrograful Fire instalat, de asemenea, la telescopul Magellan, echipa a confirmat existenţa companionului de tip planetar al stelei.

„Imaginile ne arată că un obiect se află acolo şi ne oferă unele informaţii despre proprietăţile sale, dar numai un spectru ne oferă informaţii noi, detaliate despre natura şi compoziţia acestuia", a explicat Megan Reiter, un alt cercetător absolvent al Department of Astronomy din cadrul University of Arizona. „Aceste informaţii detaliate sunt rareori disponibile în cazul imaginilor directe ale unor exoplanete, ceea ce face ca HD 106906 b să reprezinte un subiect valoros pentru un viitor studiu".

„Fiecare nouă planetă detectată în mod direct ne ajută la înţelegerea modului şi a locului în care se formează planetele", a spus cercetătorul Tiffany Meshkat, un student absolvent al Leiden Observatory din Olanda. „Această nouă planetă descoperită este deosebit de interesantă pentru că ea se află pe o orbită atât de îndepărtată de steaua sa gazdă. Acest lucru ridică multe întrebări interesante cu privire la modul în care ea s-a format şi a compoziţiei sale. Descoperirile precum ar fi HD 106906 b ne oferă o înţelegere mai profundă a diversităţii sistemelor planetare".