Astronomowie odkryli towarzyszące obiekty o masach planetarnych wokół dwóch ultra chłodnych karłów w pobliskiej Mgławicy Byka. To znaczący wkład w badania ewolucji młodych układów planetarnych.
Obłok Molekularny w Byku – najbliższa kopalnia nowych gwiazd
Obłok Molekularny w Byku, znana naukowcom pod nazwą TMC-1 (ang. Taurus Molecular Cloud), to jeden z najaktywniejszych regionów gwiazdotwórczych w najbliższym sąsiedztwie Słońca. Znajdujący się zaledwie 430 lat świetlnych od Ziemi kompleks obłoków molekularnych zawiera setki niedawno powstałych gwiazd, co czyni go niezwykłym laboratorium dla astronomów badających bardzo wczesne etapy powstawania planet i brązowych karłów.
Wiek tego regionu, szacowany na zaledwie jeden do pięciu milionów lat, stanowi niezwykle wartościowe okno obserwacyjne. Dla porównania, nasz Układ Słoneczny ma 4,6 miliarda lat. Ta znaczna różnica czasowa umożliwia naukowcom obserwowanie procesów planetotwórczych w ich najwcześniejszych, najbardziej dynamicznych fazach, gdy orbity się jeszcze formują, a dyski protoplanetarne pozostają w aktywnym stanie ewolucji.
Projekt KOINTREAU i metody obserwacyjne
W grudniu 2025 roku zespół badaczy kierowany przez Samuela A. U. Walkera z Uniwersytetu Hawajskiego opublikował doniesienia o pierwszych odkryciach z programu badawczego KOINTREAU (Keck Observations in the INfrared of Taurus and ρ Oph Exoplanets And Ultracool dwarfs). Program ten wykorzystuje zaawansowaną optykę adaptatywną oraz czujnik fali czołowej piramidy (PyWFS) do obserwacji młodych gwiazd w regionach Byka i Wężownika.
Do obserwacji wykorzystane były głównie teleskopy Kecka II oraz Gemini North, wyposażone w najnowszą instrumentację do obrazowania w podczerwieni. Spektroskopia towarzyszek odbywała się za pomocą aparatury IRTF/SpeX oraz Gemini/GNIRS, a dane uzupełniane archiwalnymi obserwacjami z misji Spitzer.
Towarzyszka planetarna – KOINTREAU-1b
Pierwszym odkryciem był zdumiewający obiekt o masie planetarnej wokół ultra chłodnego białego karła o katalogowej nazwie XEST 17-036. Nowemu obiektowi nadano oznaczenie KOINTREAU-1b, a jego właściwości natychmiast wzbudziły zainteresowanie międzynarodowej społeczności astronomicznej.
Towarzyszka KOINTREAU-1b krąży w znacznej odległości od swojej macierzystej gwiazdy – wynoszący około 690 jednostek astronomicznych (j.a.) dystans umieszcza ją poza klasyczną strefą tworzenia się planet poprzez zderzenia planetozymali. Masa tego obiektu została oszacowana na około 10,6 masy Jowisza, co plasuje go na granicy pomiędzy największymi planetami a najmniejszymi brązowymi karłami – ciałami zbyt małymi aby podtrzymywać fuzję wodoru w swoim jądrze.
Co szczególnie intrygujące, charakterystyki spektralne KOINTREAU-1b wykazują zmienność między kolejnymi epokami obserwacyjnymi. Zmiana typu widmowego z M7 (obserwowanego spektrografem SpeX) do L1 (uzyskanego przy pomocy GNIRS) może wskazywać na obecność atmosferycznych chmur lub nawet dysku otaczającego ten obiekt. Takie zmienności mogą stanowić cenną informację o dynamice atmosfery młodego obiektu podgwiazdowego. Odkrycie to czyni KOINTREAU-1b piątą towarzyszką o masie planetarnej znalezioną w Obłoku Molekularnym w Byku – liczba ta wzrasta sukcesywnie wraz z postępem obserwacyjnym.
Niezwykła gwiazda zatopiona w dysku – KOINTREAU-2b
Drugim oszałamiającym odkryciem okazała się młoda gwiazda wokół ultra chłodnego białego karła XEST 13-010. Nowy obiekt, nazwany KOINTREAU-2b, znajduje się w odległości około 560 j.a. od swojej macierzystej gwiazdy.
Ten obiekt wykazuje niezwykłe cechy obserwacyjne, które odróżniają go od typowych gwiazd o analogicznym typie widmowym (M4,5). Jest około cztery wielkości gwiazdowe słabszy (ciemniejszy) od innych gwiazd Obłoku Molekularnego w Byku tego samego typu widmowego, co sugeruje, że większość jego światła jest absorbowana lub rozpraszana przez otaczającą strukturę. Badacze zaproponowali wyjaśnienie tego paradoksu: KOINTREAU-2b to młoda gwiazda zasłonięta przez dysk widziany prawie krawędzią, obserwowana w świetle rozproszonym.
Najciekawszym aspektem widm tego obiektu jest obecność niezwykle silnej linii emisyjnej helu (He I o długości fali 1,083 mikrona), co wskazuje na aktywne wypływy w wyniku akrecji materii z dysku na powierzchnię gwiazdy. Jednak zaskakująco, w widmie towarzyszki KOINTREAU-2b całkowicie brakuje towarzyszącej linii wodoru (H), co sprawia, że ten układ jest intrygujący i niepowtarzalny.
Znaczenie dla astrofizyki
Obydwa odkrycia stanowią istotne uzupełnienie rosnącej populacji towarzyszek planetarnych i gwiazdowych zaobserwowanych w Obłoku Molekularnym w Byku. Dla naukowców pracujących nad rozumieniem mechanizmów tworzenia się egzoplanet i brązowych karłów są to bezcenne obserwacyjne zakotwiczenia pozwalające na śledzenie najwcześniejszych etapów ewolucji obiektów podgwiazdowych.
Projekt KOINTREAU jest kontynuowany, a astronomowie wyraźnie oświadczyli, że przedmiotem ich dalszych zainteresowań będzie poszukiwanie kolejnych towarzyszek planetarnych zarówno w Mgławicy Molekularnym w Byku, jak i w Wężowniku. Bezpośrednie obrazowanie tak młodych i dalekich od swoich gwiazd macierzystych towarzyszek pozwala badaczom na pełne spektroskopowe i fotometryczne charakteryzowanie tych obiektów, co pozostawałoby niemożliwe przy metodach pośrednich.
Odkrycia dokonane w ramach projektu KOINTREAU demonstrują moc nowoczesnych instrumentów astronomicznych oraz znaczenie badań wykonywanych na znajdujących się blisko nas skupiskach gwiazd. Każde nowe znalezisko przybliża nas do pełnego zrozumienia mechanizmów, poprzez które powstają układy planetarne i te najbardziej egzotyczne ich formy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Na ilustracji: Przykładowe mapy stosunku sygnału do szumu Keck/NIRC2 z głębokich stosów obrazów w paśmie K o długości 10′′ dla każdego z towarzyszów. Mapy te oblicza się poprzez odjęcie średniej i normalizację o odchylenie standardowe w kolejnych pierścieniach wokół gwiazdy macierzystej. Towarzysze są w każdym przypadku zakreśleni na zielono. Źródło: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2512.05191
