Zespół astrofizyków stworzył pierwszy w historii katalog małych, podobnych do Ziemi planet z rodzeństwem podobnym do Jowisza – kluczowy element w poszukiwaniu życia w kosmosie.
Poszukiwanie olbrzymich planet Keplera, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie „Astrophysical Journal”, trwało dekadę.
Katalog stanowi pierwsze tego rodzaju przedsięwzięcie i bezprecedensową okazję do zbadania różnorodności układów planetarnych. Zawiera on obiekty podobne do Układu Słonecznego, jednak nie do końca identyczne, co otwiera nowe możliwości zrozumienia procesów tworzenia się planet – powiedziała Lauren Weiss z Wydziału Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie Notre Dame (w Notre Dame w stanie Indiana). Pytanie, na które staram się odpowiedzieć od ponad dekady, brzmi: które z innych małych planet podobnych do Ziemi mają rodzeństwo przypominające Jowisza? Ta cecha może okazać się kluczowa w poszukiwaniach życia poza naszym Układem Słonecznym.
Wcześniejsze badania przeprowadzone w ciągu ostatnich kilku lat sugerują, że Jowisz mógł odegrać istotną rolę w powstaniu życia na Ziemi. W trakcie formowania się Układu Słonecznego Jowisz wyrzucał skaliste i lodowe odłamki oraz zarodki planet w kierunku obecnego położenia Ziemi. Obecnie również zdarzają się sytuacje, gdy Jowisz ciska takie elementy w kierunku Ziemi. Istnieje hipoteza, że takie odłamki mogły przenieść na naszą planetę wodę w nienaruszonym stanie, co pomogło w powstaniu oceanów i sprzyjało rozwojowi życia.
Na podstawie danych zebranych w Obserwatorium W. M. Keck na Mauna Kea w Waimea na Hawajach Weiss i jej współpracownicy zarejestrowali prawie 3000 pomiarów prędkości radialnych 63 gwiazd podobnych do naszego Słońca, które posiadają 157 znanych, małych planet. Niektóre spośród tych planet mają rozmiary od Marsa do Neptuna, a z kolei wybrane z tego zbioru – skaliste powierzchnie, które mogą być odpowiednie do życia. W trakcie badań zespół odkrył 13 planet podobnych do Jowisza, osiem planet o rozmiarach zbliżonych do Neptuna oraz trzy gwiazdy towarzyszące.
Wbrew intuicji, duże, gazowe olbrzymy poza naszym Układem Słonecznym są trudne do znalezienia, ponieważ niektóre powszechne metody wykrywania nie działają. Kosmiczny Teleskop Keplera, który po dziewięciu latach pracy został wycofany z użytkowania w 2018 roku po tym, jak skończyło mu się paliwo, był doskonałym narzędziem dla naukowców do znajdowania małych egzoplanet, które krążą blisko swoich gwiazd. Wykorzystywał metodę tranzytu, która mierzyła niewielkie spadki jasności gwiazdy towarzyszącej, aby wskazać obecność planety krążącej wokół swojej gwiazdy.
Gazowe olbrzymy zazwyczaj znajdują się znacznie dalej od swoich gwiazd i nie wykazują regularności w przejściach przed nimi, co ogranicza ich użyteczność dla astronomów – np. Jowisz potrzebuje 12 lat, aby okrążyć Słońce. Dodatkowo, w przeciwieństwie do planet krążących blisko swoich gwiazd, orbity odległych planet często są lekko nachylone względem obserwatora z Ziemi, co sprawia, że spadki jasności są mniej zauważalne.
Weiss i jej współpracownicy wykorzystali metodę prędkości radialnej opartą na spektroskopii Dopplera. Zespół zmierzył „kołysanie” gwiazdy poprzez obserwację fal, które zbliżają się i oddalają od Ziemi z powodu oddziaływania grawitacyjnego dużej planety krążącej wokół tej gwiazdy.
Jowisze są duże i wywierają silne oddziaływanie grawitacyjne na gwiazdy, co można zmierzyć. Aby je odnaleźć, konieczne było przeprowadzenie wielu pomiarów w różnych okresach – powiedziała Weiss. Dla każdej gwiazdy w próbce obserwowano przesunięcie Dopplera fal świetlnych gwiazd przez co najmniej dziesięć, a w niektórych przypadkach nawet setki nocy. To zależy od gwiazdy – powiedziała Weiss, dodając, że „obserwowanie” gwiazd nie odbywa się poprzez bezpośrednie patrzenie na nie przez teleskop. Astronomowie kontrolują teleskop Kecka ze zdalnych stacji obserwacyjnych na całym świecie, w tym z Notre Dame.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: Uniwersytet Notre Dame
Na ilustracji: Wizja artystyczna egzoplanet odkrytych przez Teleskop Keplera. Źródło: Jet Propulsion Laboratory NASA
