Torunianie Znaleźli Planetę Przy Olbrzymiej Gwieździe

Gwiazda HD 17092 to trzecia najmasywniejsza gwiazda z planetą. Jest ona 2.3 razy cięższa od  Słońca, a jej średnica jest dziesięciokrotnie większa. Gwiazda ta znajduje się w gwiazdozbiorze Perseusza, w odległości około 300 lat świetlnych i nie jest widoczna nieuzbrojonym okiem.

      
HD 17092 to tzw. czerwony olbrzym, gwiazda znacznie bardziej  zaawansowana ewolucyjnie (starsza) niż nasze Słońce, które znajdzie się na podobnym etapie ewolucji za około 5 mld lat.  Czerwone olbrzymy to gwiazdy, które wyczerpały już w swych jądrach wodór i ich źródłem energii jest wodór spalany w koncentrycznej otoczce, która w miarę czasu ‘wędruje’ ku zewnętrznym warstwom gwiazdy. W efekcie centralne obszary gwiazdy, pozbawione już wodoru, zapadają się pod wpływem grawitacji, a zewnętrzne ekspandują. Gwiazdy te stają się coraz większe, a ich temperatury maleją – stąd nazwa.

      
HD 17092 b została odkryta jako pierwsza w wyniku szerokiego przeglądu prowadzonego we współpracy Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii i Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Przegląd ten obejmuje około 1000 gwiazd zaawansowanych ewolucyjnie, których prędkości radialne monitorowane są teleskopem Hobby-Eberly w Teksasie (HET) już od czterech lat. Ogromne rozmiary tego teleskopu, o średnicy głównego zwierciadła  9.2m, jednego z największych na świecie pozwalają na precyzyjne pomiary prędkości słabych, niewidocznych gołym okiem gwiazd.  Obecnie osiągana rutynowo dokładność prędkości w ramach przeglądu to około 5 m/s czyli około 18 km/godz., prędkość z jaką porusza się rowerzysta w trakcie weekendowej wycieczki

W skład zespołu poza wymienionymi wyżej wchodzą mgr Grzegorz Nowak, doktorant w CA UMK w Toruniu, dr Gracjan Maciejewski, asystent w CA UMK w Toruniu,  dr M. Shao i dr C. Gelino z  Caltech/Jet  Propulsion Laboratory w Pasadenie, dr M. Shetrone z Obserwatorium McDonald w Teksasie i prof. L. Ramsey z PennState.

Pełny tekst pracy dostępny jest na stronie: http://xxx.lanl.gov/abs/0705.0935

Szerzej:

Jak twierdzi dr hab. Andrzej Niedzielski, HD 17092 b to dziesiątą planeta przy gwieździe zaawansowanej ewolucyjnie – czerwonym olbrzymie. Planety przy gwiazdach tego typu znajdowane są bardzo rzadko bowiem aktywność gwiazdy (plamy, pulsacje) bardzo utrudnia ultraprecyzyjne pomiary prędkości gwiazd będące podstawą tego typu badań.  Planeta krąży  na orbicie nieco dalszej  niż orbita Ziemi wokół Słońca, a okres jej obiegu jest jedynie o kilka dni krótszy od ziemskiego roku. Orbita ta jest jednak znacznie bardziej eliptyczna niż ziemska.  Poszukiwania planet przy czerwonych olbrzymach pozwalają nam lepiej zrozumieć jak działają mechanizmy odpowiedzialne za powstawanie planet, w szczególności przy gwiazdach bardziej masywnych niż Słońce. Badania te  mają także na celu analizę układów planetarnych takich, jakim nasz stanie się w przyszłości. 

      
W miarę wyczerpywania się wodoru w centrum naszego Słońca będzie ono ‘puchło’ stając się  czerwonym olbrzymem i za kilka miliardów lat rozrośnie się do takich rozmiarów, że życie na naszej planecie nie będzie już możliwe. Wyparuje z niej cała woda. Ekosfera w Układzie Słonecznym, czyli obszar w którym na powierzchni planety możliwe jest życie,  przesunie się  znacznie dalej od Słońca i w przyszłości, zanim znajdziemy inny przytulny układ słoneczny, być może będziemy musieli przenieść się na jakiś czas na Marsa, a później na księżyce Jowisza lub Saturna.

      
Układy planetarne przy ‘starych’ gwiazdach różnią się znacznie od znanego nam dziś Układu Słonecznego. W miarę jak ich gwiazdy centralne  stają się coraz większe planety krążące na orbitach zbliżonych do orbity Merkurego w naszym Układzie Słonecznym zostają przez nie pochłonięte. Może to destabilizować orbity planet znajdujących się dalej, które mogą się zderzać, a w efekcie niektóre z nich mogą z takiego układu planetarnego zostać wyrzucone. Inne planety, które w układzie pozostają, mogą zmieniać swoje orbity na bardziej eliptyczne i mniej rozległe. Prawdopodobnie tak jest w przypadku układu planetarnego HD 17092. 

      
Teleskop HET, którego współwłaścicielem jest PennState, jest pierwowzorem teleskopu Southern African Large Telescope  (SALT) uruchomionego w roku 2006 w Republice Południowej Afryki. Teleskop SALT wybudowany został przez międzynarodowe konsorcjum, którego jednym z głównych udziałowców jest grupa jednostek astronomicznych z Polski. W grupie tej znajduje się także Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Posiadanie znaczącego udziału w tym komplementarnym do HET teleskopie, obserwującym niedostępne dla HET gwiazdy nieba południowego pozwala planować w najbliższych latach poszerzenie programu poszukiwań planet przy gwiazdach zaawansowanych ewolucyjnie na półkulę południową.

 
Prędkości radialne gwiazd to składowe prędkości w kierunku patrzenia, czyli do i od obserwatora. Na poziomie dokładności niezbędnym do poszukiwania planet mierzone są skomplikowaną techniką opartą o prawo Dopplera.

W przypadku planety znalezionej techniką pomiaru prędkości radialnych znane jest jedynie dolne ograniczenie jej masy. Wynika to z faktu, że nie znamy nachylenia orbity planety do kierunku w jakim widzimy gwiazdę z Ziemi.

Wiek gwiazdy (stara, nowa) należy tu rozumieć właśnie jako stan zaawansowania ewolucyjnego. Gwiazdy bardziej masywne ewoluują szybciej wiec ich czas życia  liczony w latach jest  krótszy niż gwiazd mniej masywnych znajdujących się na tym samym etapie ewolucji. 

W dniu dzisiejszym znanych jest 236 planet w pozasłonecznych układach planetarnych. Prawie wszystkie z nich to planety przy gwiazdach podobnych do Słońca. Jedynie 10 z nich to planety przy czerwonych olbrzymach, a 4 na orbitach wokół pulsarów.