Korzystając z VLBA astronomowie odkryli planetę wielkości Saturna, która w bardzo bliskiej odległości okrąża małą chłodną gwiazdę, znajdującą się 35 lat świetlnych od Ziemi. Jest to pierwsze odkrycie planety pozasłonecznej przy użyciu radioteleskopu z wykorzystaniem techniki, wymagającej niezwykle precyzyjnych pomiarów pozycji gwiazdy na niebie; i dopiero drugie odkrycie planety przy pomocy tej techniki i radioteleskopów.
Technika ta jest znana od dawna, ale okazała się trudna w użyciu. Metoda polega na śledzeniu rzeczywistego ruchu gwiazdy w Kosmosie, a następnie wykrywaniu maleńkiego „chybotania” w tym ruchu, wywołanego efektem grawitacji planety. Gwiazda i planeta krążą wokół wspólnego środka masy. Planeta jest wykrywana pośrednio, jeżeli wspólny środek masy jest wystarczająco daleko od centrum gwiazdy, aby wywołać chybotanie wykrywalne przez teleskopy.
Oczekuje się, że technika astrometryczna - bo o niej mowa - będzie szczególnie dobra do wykrywania planet podobnych do Jowisza, krążących na dalszych orbitach wokół egzoplanet. Dzieje się tak, ponieważ - kiedy masywna planeta krąży wokół gwiazdy - wahania wytwarzane przez gwiazdę rosną wraz ze wzrostem odległości między planetą a gwiazdą, a przy danej odległości od gwiazdy - im masywniejsza planeta, tym większe chybotanie wywołuje.
Począwszy od czerwca 2018 roku, astronomowie przez półtora roku śledzili gwiazdę zwaną TVLM 513–46546, chłodnego karła o masie poniżej 1/10 masy Słońca. Ponadto wykorzystali dane z poprzednich dziesięciu obserwacji gwiazdy, wykonanych za pomocą VLBA w okresie od marca 2010 do sierpnia 2011 roku.
Obszerna analiza danych z tych okresów pokazała charakterystyczne chybotanie w ruchu gwiazdy, które wskazuje na obecność planety o masie porównywalnej do Saturna, okrążającej gwiazdę raz na 221 dni. Planeta ta krąży bliżej swojej gwiazdy niż Merkury wokół Słońca.
Małe chłodne gwiazdy, takie jak TVLM 513–46546, są najliczniejszą populacją gwiazd w Drodze Mlecznej i stwierdzono, że wiele z nich ma mniejsze planety, porównywalne rozmiarami do Ziemi czy Marsa.
„Przewidywania są takie, że planety olbrzymy, takie jak Jowisz czy Saturn, są rzadkością wokół małych gwiazd, takich jak ta, a technika astrometryczna najlepiej sprawdza się w znajdowaniu planet podobnych do Jowisza krążących na odległych orbitach, więc byliśmy zaskoczeni obecnością mniejszej planety o mniejszej masie, zbliżonej do Saturna, na stosunkowo bliskiej orbicie. Spodziewaliśmy się znaleźć masywniejszą planetę, podobną do Jowisza na dalszej orbicie. Wykrywanie ruchów orbitalnych tego planetarnego towarzysza o masie pod-jowiszowej na tak ciasnej orbicie było wielkim wyzwaniem” – powiedział Salvador Curiel z Narodowego Autonomicznego Uniwersytetu Meksyku.
Odkryto ponad 4200 planet krążących wokół gwiazd innych niż Słońce, ale planeta okrążająca TVLM 513–46546 jest dopiero drugą odkrytą za pomocą techniki astrometrycznej. Inna bardzo skuteczna metoda, zwana techniką prędkości radialnej, również polega na oddziaływaniu grawitacyjnym planety na gwiazdę. Technika ta wykrywa niewielkie przyspieszenie gwiazdy, spowodowane jej ruchem wokół barycentrum.
Trzecia technika, zwana metodą tranzytu - także bardzo skuteczna - pozwala wykrywać niewielkie pociemnienia w blasku gwiazd, gdy planeta przechodzi przed taką gwiazdą z perspektywy obserwatora na Ziemi.
Metoda astrometryczna okazała się skuteczna w wykrywaniu pobliskich układów podwójnych gwiazd i już w XIX wieku została uznana jako potencjalny sposób odkrywania planet pozasłonecznych. Z biegiem lat ogłoszono szereg takich odkryć, które nie przetrwały dalszej analizy. Trudność polegała na tym, że obserwowane z Ziemi chybotanie gwiazdy, wywołane przez planetę, jest tak małe, że wymaga niezwykłej precyzji pomiarów pozycyjnych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
VLBA Finds Planet Orbiting Small, Cool Star
An Astrometric Planetary Companion Candidate to the M9 Dwarf TVLM 513–46546
Źródło: NRAO
Na ilustracji: Grafika pokazuje, jak ruch gwiazdy wokół wspólnego środka masy pomiędzy nią i planetą powoduje „chybotanie” jej ruchu w przestrzeni. Zdolność VLBA do wykrycia tego maleńkiego efektu ujawnia obecność planety. Źródło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
