Kolejne planety odkryte przez astronomów z UMK

Astronomowie z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, uczestnicy Pensylwańsko-Toruńskiego Projektu Poszukiwań Planet (PennState Torun Planet Search - PTPS) prowadzonego przez prof. Aleksandra Wolszczana z Pennsylvania State University (PSU) i prof. Andrzeja Niedzielskiego z UMK donoszą o odkryciu trzech kolejnych planet poza Układem Słonecznym ⁱ. Nowoodkryte planety mają masy zbliżone do masy Jowisza i są tzw. gazowymi olbrzymami.

Gwiazda BD +48 738ⁱⁱ według naszych szacunków posiada masę 0.74 masy Słońca. Wokół niej, oddalona o jedną jednostkę astronomicznąⁱⁱⁱ, krąży planeta BD +48 738 b o masie zaledwie 0.91^iv masy Jowisza. Jej okres obiegu wokół gwiazdy wynosi 393 dni, czyli jest bardzo zbliżony do ziemskiego roku. Planeta ta była najtrudniejsza do znalezienia, gdyż dzięki niewielkiej masie wymusiła na swej gwieździe ruch o amplitudzie zaledwie 9 km/h, czyli prędkości przeciętnego biegacza. Ten układ planetarny wydaje się także najbardziej interesujący wśród trzech nowoodkrytych bowiem z naszych obserwacji wynika, że poza gwiazdą i planetą znajduje się tam jeszcze jeden obiekt. Jego okres obiegu wokół gwiazdy jest znacznie dłuższy niż okres obserwacji prowadzonych teleskopem HET zatem dokładne obliczenie orbity tego ciała nie jest jeszcze możliwe.
Przeprowadzone przez nas symulacje komputerowe sugerują, że najprawdopodobniej jest to tzw. brązowy karzeł^v krążący wokół BD +48 738 w odległości około 10 jednostek astronomicznych. Co ciekawe, jeśli wyniki naszych symulacji potwierdzą się, będzie to brązowy karzeł w ekosferze gwiazdy BD+48 738, co oznacza, że jego ewentualne księżyce mogą być zamieszkałe.

Najbardziej masywna z trzech nowych gwiazd z planetami, HD 240237^vi, ma masę 1.7 razy większą niż masa naszego Słońca. W odległości 1.9 jednostki astronomicznej krąży wokół niej na eliptycznej orbicie planeta HD 240237 b o masie 5.3 razy większej niż masa naszego Jowisza. Ze względu na rozległą orbitę rok na tej planecie trwa blisko 746 dni.

Przy gwieździe HD 96127^vii, o masie 0.91 masy Słońca i promieniu 35 promieni Słońca krąży planeta HD 96127 b o masie 4 mas Jowisza. Orbita tej planety jest także rozległa, sięga 1.4 jednostki astronomicznej, zatem okres jej obiegu wokół gwiazdy wynosi 647 dni.

Mimo stosunkowo rozległych orbit wszystkie trzy planety znajdują się zbyt blisko swoich słońc, by istniało na ich powierzchni lub na krążących wokół nich ewentualnych księżycach życie podobne do znanego nam z Ziemi.

Wszystkie trzy planety krążą wokół tzw. czerwonych olbrzymów czyli gwiazd, które zakończyły już etap spokojnej ewolucji, związanej z jądrowym spalaniem wodoru w swoich centralnych partiach, w jakim znajduje się nasze Słońce. Gwiazdy te obecnie szybko rozdymają swe warstwy zewnętrzne stając się ogromnymi i stosunkowo chłodnymi obiektami (stąd nazwa – czerwone olbrzymy).

Pensylwańsko-Toruński Projekt Poszukiwań Planet realizowany jest we współpracy pomiędzy PSU, a UMK. Udział w nim biorą, poza prof. A. Wolszczanem i prof. A. Niedzielskim także ich doktoranci: Sara Gettel, Monika Adamów, Grzegorz Nowak i Paweł Zieliński oraz dr Gracjan Maciejewski z UMK specjalizujący się w superprecyzyjnej fotometrii tranzytów planetarnych. Projekt zaowocował jak dotąd odkryciem 10 planet w ośmiu układach planetarnych. Między innymi odkryto pierwszy znany układ dwuplanetarny przy czerwonym olbrzymie (HD 102272 b, c) oraz układ dwóch brązowych karłów na orbicie czerwonego olbrzyma (BD +20 2457 b, c). W ramach projektu odkryto także planetę o masie 1.5 masy Jowisza w ekosferze gwiazdy BD +14 4559. Ewentualne księżyce tej planety mogą okazać się zamieszkiwalne.

Obserwacje, które doprowadziły do odkrycia nowych planet prowadzone były za pomocą teleskopu Hobby-Eberly w Teksasie (HET), jednego z największych teleskopów na świecie, o średnicy zwierciadła 9.2m. Orbity nowoodkrytych planet są stosunkowo rozległe, podobne do orbit Ziemi i Marsa w naszym Układzie Słonecznym. Średnie odległości od ich słońc sięgają 1-1.9 jednostek astronomicznych co odpowiada okresom obiegu od 393 do 745 dni. Obserwacje prowadzone teleskopem HET obejmowały zatem znaczny okres - dla planety BD+48 738 b było to aż 2500 dni czyli blisko 7 lat. W przypadku pozostałych dwóch planet obserwacje trwały "jedynie" około 5 lat.