Astronomii au făcut prima măsurare a alinierii spin-orbită pentru o planetă îndepărtată „super-Jupiter”, demonstrând o tehnică care ar putea permite descoperiri în încercarea de a înțelege modul în care sistemele exoplanetare se formează și au evoluat.

măsurare

O echipă internațională de oameni de știință, condusă de profesorul Stefan Kraus de la Universitatea din Exeter, a efectuat măsurătorile pentru exoplaneta Beta Pictoris b - situată la 63 de ani lumină de Pământ.

Planeta, găsită în constelația Pictor, are o masă de aproximativ 11 ori mai mare decât cea a lui Jupiter și orbitează o stea tânără pe o orbită similară cu cea a lui Saturn din sistemul nostru solar.

Studiul, publicat astăzi (29 iunie 2020) în Astrophysical Journal Letters, marchează pentru prima dată când oamenii de știință au măsurat alinierea spin-orbită pentru un sistem planetar cu imagini directe.

În mod crucial, rezultatele oferă o nouă perspectivă asupra îmbunătățirii înțelegerii noastre despre istoria formării și evoluția sistemului planetar.

Profesorul Kraus a spus: „Gradul în care o stea și o orbită planetară sunt aliniate unele cu altele ne spune multe despre modul în care s-a format o planetă și dacă mai multe planete din sistem au interacționat dinamic după formarea lor”.

Unele dintre cele mai vechi teorii ale procesului de formare a planetei au fost propuse de către astronomii proeminenți ai secolului al XVIII-lea, Kant și Laplace. Au observat că orbitele planetelor sistemului solar sunt aliniate între ele și cu axa de rotație a Soarelui și au concluzionat că sistemul solar s-a format dintr-un disc protoplanetar rotativ și aplatizat.

„A fost o surpriză majoră când s-a constatat că mai mult de o treime din toate exoplanetele apropiate orbitează steaua lor gazdă pe orbite care sunt nealiniate în raport cu ecuatorul stelar”. Kraus.

"S-a găsit chiar că câteva exoplanete orbitează în direcția opusă direcției de rotație a stelei. Aceste observații contestă percepția formării planetei ca un proces îngrijit și bine ordonat care are loc într-un disc geometric subțire și co-planar."

Pentru studiu, cercetătorii au conceput o metodă inovatoare care măsoară deplasarea spațială mică de mai puțin de o miliardime dintr-un grad cauzată de rotația Beta Pictoris.

Echipa a folosit instrumentul GRAVITY la VLTI, care combină lumina de la telescoape separate la 140 de metri distanță, pentru a efectua măsurătorile. Au descoperit că axa de rotație stelară este aliniată cu axele orbitale ale planetei Beta Pictoris b și cu discul de resturi extins.

"Absorbția gazelor în atmosfera stelară determină o mică deplasare spațială în liniile spectrale care pot fi utilizate pentru a determina orientarea axei de rotație stelară." Jean-Baptiste LeBouquin, astronom la Universitatea Grenoble din Franța și membru al echipei.

„Provocarea este că această deplasare spațială este extrem de mică: aproximativ 1/100 din diametrul aparent al stelei, sau echivalentul dimensiunii unui pas uman pe lună, așa cum se vede de pe Pământ.”

Rezultatele arată că sistemul Beta Pictoris este la fel de bine aliniat ca și sistemul nostru solar. Această constatare favorizează împrăștierea planetei-planete ca fiind cauza oblicităților orbitei care sunt observate în sisteme mai exotice cu Jupiterii fierbinți.

Cu toate acestea, observațiile asupra unui eșantion mare de sisteme planetare vor fi necesare pentru a răspunde în mod concludent la această întrebare. Echipa propune un nou instrument interferometric care le va permite să obțină aceste măsurători pe multe alte sisteme planetare care urmează să fie descoperite.

"Un instrument dedicat de rezoluție spectrală înaltă la VLTI ar putea măsura alinierea spin-orbită pentru sute de planete, inclusiv cele de pe orbite de lungă durată." Kraus, „Acest lucru ne va ajuta să răspundem la întrebarea ce procese dinamice modelează arhitectura sistemelor planetare”.