Dzięki misjom Gaia i Hipparcos ustalono masę młodej planety

Naukowcy po raz pierwszy ustalili masę bardzo młodej planety na podstawie pomiarów astrometrycznych, dzięki satelitom Gaia i Hipparcos, służącym do ustalania pozycji i ruchu gwiazd po niebie. Wyniki opublikowano w "Nature Astronomy", informuje o nich także Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

Dwóch astronomów, Ignas Snellen i Anthony Brown z Uniwersytetu w Lejdzie (Holandia), wydedukowało masę planety Beta Pictoris b z ruchu gwiazdy, którą okrąża. Przeanalizowali dane z długiego okresu czasu, zebrane przez satelity Hipparcos oraz Gaia, czyli misje astrometryczne, których zadaniem było dokładne zmierzenie pozycji gwiazd.

Gwiazdy nieustannie poruszają się w kosmosie, a przyczyny tego mogą być różne. Przede wszystkim dana gwiazda krąży wokół centrum Drogi Mlecznej. Gdy na ten ruch patrzymy z Ziemi, widzimy go jako liniowy ruch rzutowany na niebo - astronomowie nazywają go ruchem własnym gwiazdy. Na ruch własny nakłada się inny efekt, zwany paralaksą, powodowany przez ruch Ziemi po orbicie dookoła Słońca, przez co w różnych częściach roku patrzymy na gwiazdę pod nieco innym kątem.

Jest jednak jeszcze inny rodzaj ruchu gwiazdy: powodowany grawitacyjnym oddziaływaniem planety. Zarówno gwiazda, jak i planeta krążą wokół wspólnego środka masy - orbita planety ma duże rozmiary, a "kółka" wykonywane przez gwiazdę są zdecydowanie mniejsze. Gdy dzięki dokładnym obserwacjom z ruchu gwiazdy uda się usunąć jej ruch własny i efekt paralaksy, można pokusić się o zbadanie ruchu wywołanego przez grawitację planety. To nieco inna sytuacja, niż w metodzie prędkości radialnych (w której na podstawie spektroskopowych obserwacji widma gwiazdy mierzy się ruch na linii widzenia Ziemia-gwiazda), bowiem w tym przypadku mierzymy ruch w płaszczyźnie prostopadłej do linii widzenia gwiazdy.

Celem misji Gaia są obserwacje ponad miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej. Zebrane dane być może pozwolą na ustalenie informacji o wielu planetach pozasłonecznych, aczkolwiek będzie trzeba na to jeszcze trochę poczekać, gdyż w metodzie tej potrzebne są dłuższe okresy obserwacji. Na razie po 22 miesiącach obserwacji, w drugim zestawie danych misji Gaia, który został opublikowany w kwietniu br., okazało się, że gwiazda Beta Pictoris była zmierzona około trzydziestu razy. To jednak nadal zbyt krótki okres pomiarów, aby w opisany wyżej sposób spróbować ustalić parametry planety, dlatego naukowcy w swojej analizie użyli dodatkowo danych z misji Hipparcos, która była poprzedniczką misji Gaia. Satelita Hipparcos obserwował gwiazdę Beta Pictoris aż 111 razy w latach od 1990 do 1993. Dzięki połączeniu danych z obu kosmicznych obserwatoriów po raz pierwszy udało się oszacować masę młodej planety na podstawie pomiarów astrometrycznych.

Według nowych wyników, planeta Beta Pictoris b to gazowy olbrzym o masie szacowanej od 9 do 13 mas Jowisza. Planeta jest znana od 2008 roku, kiedy to znaleziono ją na bezpośrednich zdjęciach systemu wykonanych przy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Układ Beta Pictoris jest bardzo młody w porównaniu z wiekiem Układu Słonecznego. Ocenia się, że gwiazda Beta Pictoris i jej planeta mają około 20 milionów lat, a to mniej więcej 225 razy mniej niż wiek Słońca i naszego systemu planetarnego.

Więcej na temat badań na stronach:

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Infant_exoplanet_weighed_by_Hipparcos_and_Gaia

https://www.nature.com/articles/s41550-018-0561-6 (PAP)

cza/ zan/