En grupp av astronomer har använt instrumentet SPHERE som sitter på ESO:s Very Large Telescope för att studera den första planet som som hittills upptäckts i en vidsträckt bana hos en trippelstjärna. Sådana banor borde enligt forskare vara instabila, med följden att planeten snabbt kastas ut ur systemet. Ändå har den överlevt. Dess oväntade upptäckt tyder på att sådana system kan vara vanligare än man tidigare trott. Forskningsresultaten har publicerats i tidsskriften Sciences nätupplaga.
I sagan om Star Wars var Luke Skywalkers hemplanet Tatooine en underlig värld med två solar på himlen. Nu har astronomer upptäckt en planet i ett stjärnsystem som är ännu mer exotiskt. Här skulle en observatör antingen uppleva ett konstant dagsljus – eller varje dag tre soluppgångar och solnedgångar, beroende på årstid, med årstider som varar längre än livstiden för en människa.
Denna nya värld upptäcktes av ett team av astronomer som leds av University of Arizona, USA, med hjälp av direkta bilder gjorda med ESO:s Very Large Telescope (VLT) i Chile. Planeten, HD 131399Ab [1], liknar inte någon tidigare känd värld – den följer den i särklass mest vidsträckta kända banan inuti ett system med flera stjärnor. Sådana banor är oftast instabila på grund av den komplexa och föränderliga gravitationskraften från de andra två stjärnorna i systemet. Forskare har hittills trott att det skulle vara osannolikt att planeter skulle upptäckas i stabila banor av den här sorten.
Exoplaneten HD 131399Ab befinner sig 320 ljusår bort från jorden i stjärnbilden Kentauren och är omkring 16 miljoner år gammal. Det gör den till en av de yngsta exoplaneterna som hittills upptäckts, och en av väldigt få planeter som man kunnat avbilda direkt. Med en temperatur på cirka 580 grader Celsius och en massa som beräknas till fyra gånger Jupiters är den också en av de kallaste och lättaste bland de exoplaneter som avbildats direkt.
– HD 131399Ab är en av de få exoplaneter som avbildats direkt. Den är också den första som befinner sig i en så intressant dynamisk konfiguration säger Daniel Apai, astronom vid University of Arizona, USA och en av medförfattarna till forskningsartikeln, i ett pressmeddelande.
– Under drygt halva planetens bana, som varar i 550 jordår, är tre stjärnor synliga på himlen. De två blekare stjärnornaligger alltid väldigt nära varandra, medan det synbara avståndet till den ljusaste stjärnan ändrar sig under året, tillägger Kevin Wagner, förstaförfattare till forskningsartikeln och upptäckaren av HD 131399Ab [2], i pressmeddelandet.
Kevin Wagner, som är en doktorand vid University of Arizona, identifierade planeten bland hundratals kandidatplaneter och ledde uppföljningsobservationerna för att bekräfta att den var en exoplanet.
Detta är också den första upptäckten av en exoplanet med instrumentet SPHERE på VLT. SPHERE är känslig för infrarött ljus, som gör det möjligt att upptäcka värmesignaturen från unga planeter. Instrumentet erbjuder även avancerade funktioner för att korrigera för atmosfäriska störningar och blockerar det annars bländande ljuset från deras värdstjärnor.
Upprepade och långa observationer kommer att behövas för att exakt bestämma planetens bana bland dess värdstjärnor. Men än så länge tyder observationer och beräkningar på följande scenario. Den ljusaste stjärnan, med beteckningen HD 131399A, har en massa som beräknas vara 80 procent tyngre än solen. Runt den kretsar de lättare stjärnorna, B och C, på ett avstånd av 300 ae (en astronomisk enhet, ae, är lika med medelavståndet mellan jorden och solen). Samtidigt kretsar B och C runt varandra som en snurrande hantel, åtskilda med ett avstånd som är ungefär detsamma som solen och Saturnus (10 ae).
I detta scenario färdas planeten HD 131399Ab runt stjärna A med en bana med radie 80 ae, ungefär dubbelt så stor som Plutos bana i vårt solsystem, som tar planeten ut till ungefär en tredjedel av avståndet mellan stjärna A och stjärnparet B/C. Författarna påpekar att en rad olika omloppsbanor är möjliga, och domen på systemets långsiktiga stabilitet kommer att behöva vänta på planerade uppföljningsobservationer som kommer att bättre bestämma planetens bana.
– Om planeten låg längre bort från systemets tyngsta stjärna skulle den kastas ut ur systemet. Våra datorsimuleringar har visat att denna typ av banor kan vara stabila, men om man bara ändrar saker lite grann, så kan banan väldigt snabbt bli instabil, förklarar Apai.
Planeter i ett system med flera stjärnor är speciellt intressanta för astronomer och planetforskare eftersom de ger ett exempel på hur mekanismen för planetbildningen fungerar i dessa mer extrema scenarier. System med flera stjärnor verkar exotiska för oss som befinner oss i bana runt en enskild stjärna, men multipla stjärnsystem är faktiskt lika vanliga som enskilda stjärnor.
– Det är inte klarlagt hur denna planet hamnade på sin vidsträckta bana i detta extrema system, och vi kan inte ännu säga vad detta betyder för vår bredare förståelse för denna typ av planetsystem. Men det visar att det finns mer variation därute än många hade trott skulle vara möjligt. Vad vi vet är att planeter i system med flera stjärnor har studerats mycket mer sällan än planeter i system med enskilda stjärnor, men potentiellt är de lika många, avslutar Kevin Wagner.
Noter
[1] De tre stjärnorna som ingår i systemet heter HD 131399A, HD 131399B och HD 131399C, i fallande ljusstyrka. Planeten kretsar omkring den ljusaste stjärna, därav dess beteckning HD 131399Ab.
[2] Under större delen av planetens år skulle stjärnorna se ut att vara nära varandra på himlen, vilket ger planeten är igenkännlig dag- och nattsida och varje dag med en unik trippel solnedgång och soluppgång. Allt eftersom planeten rör sig längs sin bana rör sig också stjärnorna längre bort från varandra för varje dag tills de når en punkt då en stjärnas nedgång sammanfaller med en annans uppgång – då har planeten ett nästan konstant dagsljus under en tredjedel av dess omloppsbana, eller ungefär 140 jordår.
Intressant?
Läs även andra bloggares åsikter om HD 131399A, ESO, SPHERE, VLT, Tre solar, Planeter, Daniel Apai, Kevin Wagner, Astronomi