Gwiazdy "zjadają" planety

Centrum Promocji i Informacji Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu poinformowało w czwartek, że badania odbyły się w ramach PTPS (PennState-Toruń Planet Search), poświęconego poszukiwaniom planet pozasłonecznych przy starych gwiazdach. Przeprowadzono je przy pomocy teleskopu optycznego Hobby-Eberly, będącego jednym z największych takich urządzeń na świecie.

W skład zespołu profesorów Niedzielskiego i Wolszczana wchodzili magistrowie Monika Adamów i Grzegorz Nowak z UMK oraz dr Eva Villaver z Uniwersytetu Autonomicznego w Madrycie.

Jednym z badanych przez zespół od lat obiektów jest gwiazda BD+48 740, czerwony olbrzym starszy niż nasze Słońce, o masie wynoszącej 1,5 masy Słońca i promieniu większym około 11 razy od słonecznego. Astronomowie znaleźli na zadziwiająco eliptycznej orbicie wokół tej gwiazdy masywną planetę, o okresie obiegu wynoszącym 771 dni i minimalnej masie 1,6 masy Jowisza. Wyniki badań wskazują, że w układzie istniała jeszcze jedna planeta, która została wchłonięta przez gwiazdę, gdy ta zaczęła rosnąć stając się tzw. czerwonym olbrzymem.

Zdaniem prof. Wolszczana podobny los może spotkać wewnętrzne planety naszego Układu Słonecznego, gdy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem, a jego rozmiary wzrosną do rozmiarów orbity Ziemi za pięć miliardów lat.

"Nasza szczegółowa analiza spektroskopowa pokazuje, że ten czerwony olbrzym BD+48 740 zawiera niezwykle dużo litu, rzadkiego pierwiastka, powstałego głównie w trakcie Wielkiego Wybuchu, 14 miliardów lat temu. Lit jest łatwo niszczony w gwiazdach i dlatego jego nadmiar w starych gwiazdach jest tak niezwykły" - podkreśliła Adamów.

Prof. Wolszczan zwrócił uwagę, że "teoretycy znaleźli jedynie kilka możliwych procesów, w których lit może być wytworzony w gwiazdach. W przypadku BD+48 740 możliwe jest, że chwilowa nadwyżka litu została spowodowana przez wpadającą do wnętrza gwiazdy masywną planetę".

Drugim bardzo ważnym dowodem tego procesu znalezionym przez astronomów jest wysoki mimośród orbity nowej planety.

"Odkryliśmy, że planeta krąży na orbicie zbliżonej do orbity Marsa, lecz znacznie bardziej rozległej w swoim najdalszym punkcie. Takie orbity są wśród planet przy gwiazdach wyewoluowanych nietypowe i ta, na której krąży BD+48 740 jest faktycznie najbardziej eliptyczna spośród dotąd znanych" - podkreślił prof. Niedzielski.

Zazwyczaj za tak niezwykłe orbity odpowiadają interakcje między planetami. Stąd też astronomowie podejrzewają, że tego typu oddziaływanie miało miejsce, kiedy gwiazda stawała się czerwonym olbrzymem. Doprowadziło to do zepchnięcia w kierunku gwiazdy nieobecnej dziś w układzie planety i wyrzuciło jak bumerang na eliptyczną orbitę tę, którą astronomowie obecnie obserwują.

"Zaobserwowanie planety w trakcie jej pochłaniania przez gwiazdę jest wyczynem niemal niewykonalnym, ze względu na względną szybkość, z jaką przebiega ten proces, lecz o zajściu takiej kolizji można wywnioskować ze zmian składu chemicznego powierzchni gwiazdy. Znacznie wydłużona orbita masywnej planety, którą odkryliśmy przy tej bogatej w lit gwieździe, jest właśnie tego typu argumentem, który wskazywałby na niedawne wchłonięcie obecnie brakującej planety" - zaznaczyła dr Villaver.

Gwiazda BD+48 740 to dziewiąty obiekt pod względem wielkości w gwiazdozbiorze Perseusza, odległy od Słońca o 735 parseków (około 2400 lat świetlnych).

Praca opisująca odkrycie zespołu profesorów Niedzielskiego i Wolszczana została opublikowana w prestiżowym "Astrophysical Journal Letters".

BD+48 740 jest już trzynastą planetą pozasłoneczną odkrytą w ramach prowadzonego przez profesorów Niedzielskiego i Wolszczana projektu poszukiwań planet przy gwiazdach zaawansowanych ewolucyjnie. Wcześniej zespół poinformował o odkryciu kolejnych pięciu planet przy czerwonych olbrzymach, w tym planety krążącej wokół gwiazdy HD 219415, przypominającej Jowisza w Układzie Słonecznym, o minimalnej masie równej masie Jowisza i okresie orbitalnym aż 5,7 lat.

Teleskop Hobby-Eberly jest wspólnym projektem Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii, Uniwersytetu Ludwiga-Maximiliana w Monachium oraz Uniwersytetu Georga-Augusta w Getyndze.

Prof. Wolszczan, związany w przeszłości z UMK, światową sławę zyskał jako odkrywca pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego.