Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomowie odkryli możliwe „rodzeństwo” planety krążącej wokół odległej gwiazdy. Zespół wykrył chmurę szczątków, która może znajdować się na orbicie tej planety i która, jak sądzą, może być budulcem nowej planety lub pozostałościami po już uformowanej. Jeśli zostanie to potwierdzone, odkrycie to będzie najsilniejszym jak dotąd dowodem na to, że dwie egzoplanety mogą dzielić jedną orbitę.
„Dwie dekady temu przewidziano teoretycznie, że pary planet o podobnej masie mogą dzielić tę samą orbitę wokół swojej gwiazdy, tak zwanych planet trojańskich lub planet współorbitalnych. Po raz pierwszy znaleźliśmy dowody przemawiające za tą tezą” – mówi Olga Balsalobre-Ruza, studentka Centrum Astrobiologii w Madrycie w Hiszpanii, która kierowała artykułem opublikowanym dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.
Trojany, skaliste ciała na tej samej orbicie co planeta, są powszechne w naszym własnym Układzie Słonecznym [1], najbardziej znanym przykładem są asteroidy trojańskie Jowisza – ponad 12 000 skalistych ciał, które krążą po tej samej orbicie wokół Słońca co gazowy olbrzym. Astronomowie przewidzieli, że trojany, w szczególności planety trojańskie, mogą również istnieć wokół gwiazdy innej niż nasze Słońce, ale dowody na to są skąpe. „Egzotrojanie [Trojan planets outside the Solar System] do tej pory były jak jednorożce: teoria pozwala im istnieć, ale nikt ich nigdy nie wykrył” – mówi współautor Jorge Lillo-Box, starszy badacz w Centrum Astrobiologii.
Teraz międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał ALMA, w której ESO jest partnerem, do znalezienia najsilniejszych jak dotąd dowodów obserwacyjnych na to, że planety trojańskie mogą istnieć – w układzie PDS 70. Wiadomo, że ta młoda gwiazda posiada dwie gigantyczne planety podobne do Jowisza, PDS 70b i PDS 70c. Analizując archiwalne obserwacje ALMA tego systemu, zespół zauważył chmurę szczątków w miejscu na orbicie PDS 70b, w którym spodziewane są trojany.
Trojany zajmują tak zwane strefy Lagrange’a, dwa rozległe regiony na orbicie planety, gdzie połączone przyciąganie grawitacyjne gwiazdy i planety może uwięzić materię. Badając te dwa regiony orbity PDS 70b, astronomowie wykryli słaby sygnał z jednego z nich, wskazujący, że może tam znajdować się chmura szczątków o masie do około dwóch razy większej od masy naszego Księżyca.
Zespół uważa, że ta chmura szczątków może wskazywać na istniejący świat trojański w tym systemie lub planetę w trakcie formowania. „Kto mógłby sobie wyobrazić dwa światy, które dzielą czas trwania roku i warunki zamieszkania? Nasza praca jest pierwszym dowodem na to, że taki świat może istnieć” – mówi Balsalobre-Ruza. „Możemy sobie wyobrazić, że planeta może dzielić swoją orbitę z tysiącami asteroid, jak w przypadku Jowisza, ale to dla mnie niesamowite, że planety mogą dzielić tę samą orbitę”.
„Nasze badania to pierwszy krok do szukania planet koorbitalnych na bardzo wczesnym etapie ich formowania” – mówi współautorka Nuria Huélamo, starszy badacz w Centrum Astrobiologii. „Stawia nowe pytania dotyczące formowania się trojanów, ich ewolucji i częstotliwości występowania w różnych systemach planetarnych” dodaje Itziar De Gregorio-Monsalvo, szef Biura Naukowego ESO w Chile, który również przyczynił się do tych badań.
Aby w pełni potwierdzić swoje wykrycie, zespół będzie musiał poczekać do 2026 roku, kiedy zamierzają użyć ALMA, aby sprawdzić, czy zarówno PDS 70b, jak i jego siostrzany obłok szczątków poruszają się znacząco wzdłuż swojej orbity wokół gwiazdy. „To byłby przełom w dziedzinie egzoplanet”, mówi Balsalobre-Ruza.
„Przyszłość tego tematu jest bardzo ekscytująca i nie możemy się doczekać rozszerzonych możliwości ALMA, planowanych na 2030 r., które radykalnie poprawią zdolność macierzy do charakteryzowania trojanów w wielu innych gwiazdach” podsumowuje De Gregorio-Monsalvo.
Notatki
[1] Kiedy po raz pierwszy odkryto asteroidy na orbicie Jowisza, nazwano je imionami bohaterów wojny trojańskiej, co dało początek nazwie trojany odnoszącej się do tych obiektów.