Analogi naszego układu planetarnego

Nocne niebo rozświetla blask miliardów odległych gwiazd. Zakłada się, że większość z nich posiada przynajmniej jedną egzoplanetę. Do wykrywania układów planetarnych stosuje się różne techniki. Metoda tranzytów pozwala na detekcję planet krążących blisko swoich gwiazd, natomiast obrazowanie bezpośrednie umożliwia obserwację tych bardziej oddalonych. Metoda prędkości radialnych jest szczególnie czuła na masywne planety, a mikrosoczewkowanie grawitacyjne pozwala wykrywać także planety o małej masie. Jak jednak wśród tych wszystkich światów odnaleźć układ podobny do naszego?

Już Kopernik zauważył, że Ziemia nie jest planetą wyróżnioną na tle innych — dlatego odrzucił geocentryczny model wszechświata, w którym to Słońce miałoby krążyć wokół Ziemi, i zaproponował model heliocentryczny. Jak jednak w tym gąszczu odległych światów znaleźć drugi Układ Słoneczny?

Naturalną odpowiedzią wydaje się wskazanie na ogrom wszechświata — jest on na tyle wielki, że każde ciało niebieskie może być unikalne, podobnie jak nie znajdziemy dwóch identycznych płatków śniegu. Taka odpowiedź, choć logiczna, nie zadowala w pełni 😉. Warto więc cofnąć się do roku 2006 i przyjrzeć się bliżej układowi OGLE-2006-BLG-109Lbc.

Bennett, D. P., et al. 2010, ApJ, 713, 837, Masses and Orbital Constraints for the OGLE-2006-BLG-109Lb,c Jupiter/Saturn Analog Planetary System

Układ ten został odkryty dzięki zjawisku mikrosoczewkowania grawitacyjnego, które zachodzi, gdy między nami a odległą gwiazdą przechodzi niewidoczny układ planetarny. Masa takiego układu zakrzywia czasoprzestrzeń, co powoduje, że promienie świetlne biegnące od źródła uginane są w stronę obserwatora. Analizując zmiany jasności źródła (tzw. krzywą blasku), udało się oszacować parametry tego układu, w tym masy planet: 0,71 i 0,27 mas Jowisza.

Zaskakujące jest to, że układ znajdujący się w odległości 1,5 kiloparseka od Ziemi przypomina przeskalowaną wersję Układu Słonecznego: gwiazda o połowie masy Słońca oraz dwie planety — jedna o połowie masy Jowisza, druga o połowie masy Saturna — krążące na orbitach o połowę krótszych niż ich odpowiedniki w naszym systemie.

Zazwyczaj w zjawisku mikrosoczewkowania nie dociera do nas światło pochodzące bezpośrednio od układu planetarnego, ponieważ znajduje się one za daleko i współczesne detektory mają za małą czułość by je wykryć. 1,5 kpc w skali kosmicznej nie jest jednak dużą odległością szczególnie dla teleskopu Keck ;). Dzięki temu parametry tego układu zostały wyznaczone z większą dokładnością niż w większości przypadków mikrosoczewkowania. Można więc z dużym prawdopodobieństwem stwierdzić, że czerwony karzeł jest okrążany przez planety o połowie masy Jowisza i Saturna.

Dlaczego jednak warto zwrócić uwagę akurat na ten układ, spośród prawie sześciu tysięcy znanych dziś egzoplanet?

• Po pierwsze, układ ten wygląda jak analog Układu Słonecznego, co czyni go wyjątkowo interesującym obiektem badań.

• Po drugie, istnieją hipotezy, że planety skaliste częściej występują w układach z gazowymi olbrzymami. Duże planety mogą chronić wewnętrzne, mniejsze planety przed zagrożeniami z kosmosu, np. planetoidami. Analiza OGLE-2006-BLG-109Lbc sugeruje, że jeśli istnieją tam planety skaliste, to najprawdopodbniej więcej niż jedna. Ponadto gazowe olbrzymy mogą transportować wodę do obszarów bliżej gwiazdy, a także wpływać na ukształtowanie strefy zamieszkania, w której woda może istnieć w stanie ciekłym. Symulacje potwierdzają te najciekwsze teroie - czyli obecność skalistych planet w strefie zamieszkania.

• Po trzecie, układ ten stanowi zagadkę — jak mogły powstać duże gazowe olbrzymy wokół stosunkowo mało masywnej gwiazdy?