Przejdź do treści

Obecność planet olbrzymów wokół gwiazd podobnych do Słońca jest rzadkością

img

Otrzymujemy pierwsze wyniki z przeglądu Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES), czteroletniego oglądania 531 młodych, pobliskich gwiazd. Dane uzyskane z badania pierwszych 300 gwiazd zostały opublikowane w czasopiśmie The Astronomical Journal, reprezentując największe bezpośrednie badanie obrazujące planety olbrzymy. Wyniki analizy statystycznej sugerują, że planety nieco masywniejsze od Jowisza krążące po zewnętrznych orbitach wokół gwiazd wielkości Słońca są rzadkością.

Gemini Planet Imager (GPI), znajdujący się na Gemini South Telescope w Chile, może osiągnąć wysoki kontrast przy małych rozdzielczościach kątowych, umożliwiając bezpośrednie zobaczenie egzoplanet, w przeciwieństwie do metod pośrednich, które dominowały na tym polu, takich jak tranzyty i analiza prędkości radialnej. Ta druga metoda jest bardziej skuteczna w przypadku planet bliższych swoim gwiazdom macierzystym, podczas gdy instrument, taki jak GPI może znaleźć planety w regionach poza orbitą Jowisza.

Badacze podejrzewają, że w naszym Układzie Słonecznym Jowisz i Saturn wyrzeźbiły ostateczną architekturę, która wpływa na właściwości planet typu ziemskiego, takich jak Ziemia czy Mars, w tym na podstawowe elementy życia, takie jak dostarczenie wody, oraz wskaźniki oddziaływania. Układ planetarny posiadający jedynie planety typu ziemskiego, bez gazowych olbrzymów prawdopodobnie będzie bardzo różny od naszego, a to może mieć konsekwencje dla możliwości istnienia życia w innych częściach naszej galaktyki.

Spośród 300 gwiazd, których dane z przeglądu Gemini opublikowano, 123 jest ponad 1,5 raza masywniejszych od Słońca. Dane pokazują, że gospodarze wykrytych dotychczas egzoplanet należą do gwiazd o większej masie. To pomimo faktu, że biorąc pod uwagę różnicę między światłem gwiazdy i planety, olbrzymia planeta krążąca wokół gwiazdy podobnej do Słońca jest faktycznie łatwiejsza do zobaczenia.

Wyniki badań Gemini podnoszą temat, że inne układy planetarne różnią się od naszego własnego, pomimo założenia, że gazowe olbrzymy na zewnętrznych orbitach i skaliste światy na orbitach wewnętrznych byłyby dość standardowym wzorem. Zarówno GPIES jak i inne przeglądy poszukujące egzoplanet wskazują na rzadkość występowania planet olbrzymów wokół gwiazd tak małych, jak Słońce. Światy kilkakrotnie masywniejsze niż Jowisz i większe (GPIES nie jest wystarczająco czuły, aby wykryć planety o tak małej masie, jak Jowisz) krążą zwykle wokół gwiazd masywniejszych, niż Słońce. Nasz własny Jowisz na szerokiej orbicie może być zatem statystycznym odstępstwem, chociaż nie jest to jeszcze ustalone.

Artykuł opisuje obrazowanie sześciu planet i trzech brązowych karłów, z czułością na planety kilku mas Jowisza na odległościach orbitalnych porównywalnych z tymi poza Saturnem (na podstawie wcześniejszych modeli oczekiwano co najmniej 12 gazowych olbrzymów). Jedyną nieznaną wcześniej planetą była 51 Eridani b, którą odkryto za pomocą GPI już w 2014 r. Jest to gazowy olbrzym o masie 2,5 Jowiszów krążący po orbicie zbliżonej do Saturna wokół młodej gwiazdy odległej o 97 lat świetlnych od nas.

Inne przydatne znalezisko: brązowy karzeł oznaczony HR 2562 B, 30 razy masywniejszy, niż Jowisz na orbicie podobnej do Urana. Ten brązowy karzeł i pozostałe dwa obrazowane w badaniu rzuciły światło na formowanie się planeta kontra brązowy karzeł w szerokim rozdzieleniu od gwiazdy gospodarza. Podczas, gdy zakłada się, że gwiazdy powstają w wyniku grawitacyjnego zapadania się dużych obłoków gazu i pyłu, uważa się, że planety uformowały się głównie poprzez akrecję jądra, ponieważ małe skaliste ciała ulegają kolizjom i gromadzeniu się masy.

Zatem nasz Układ Słoneczny najwyraźniej nie przypomina wielu innych układów, które zaobserwowaliśmy. Gazowe olbrzymy na zewnętrznych orbitach wydają się być bardziej powszechne wokół znacznie większych gwiazd. Zebranie katalogu gazowych olbrzymów w zewnętrznych układach innych sąsiednich gwiazd będzie wymagało czasu – to pokazuje, że nawet GPI nie może wykryć planet o masach jowiszowych na tych orbitach – ale GPIES jest początkiem tego procesu. Obserwacje w przeglądzie zakończyły się w styczniu badaniem 531. gwiazdy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Giant Planets Less Likely around Sun-like Stars

The Gemini Planet Imager Exoplanet Survey: Giant Planet and Brown Dwarf Demographics from 10 to 100 au

Źródło: Centauri Dreams