Forskere måler orienteringen af et multiplanet-system og finder det meget lig vores eget solsystem.
Jennifer Chu, MIT News Office
Vores solsystem har en bemærkelsesværdig ordnet konfiguration: De otte planeter kredser rundt om solen meget som løbere på et spor, der cirkler i deres respektive baner og holder sig altid inden for det samme viltvoksende plan. I modsætning hertil bor de fleste eksoplaneter, der er opdaget i de senere år - især de giganter, der er kendt som "hot Jupiters" - i langt flere excentriske baner.
Nu har forskere ved MIT, University of California i Santa Cruz og andre institutioner fundet det første exoplanetære system, 10.000 lysår væk, med regelmæssigt justerede bane svarende til dem i vores solsystem. I midten af dette fjerne system er Kepler-30, en stjerne så lys og massiv som solen. Efter at have analyseret data fra NASAs Kepler-rumteleskop, opdagede MIT-forskerne og deres kolleger, at stjernen - ligesom solen - roterer rundt om en lodret akse, og dens tre planeter har bane, som alle er i det samme plan.
I denne kunstnerfortolkning transiterer planeten Kepler-30c en af de store stjernepotter, der ofte vises på overfladen af dens værtsstjerne. Forfatterne brugte disse stedskrydsende begivenheder for at vise, at banerne i de tre planeter (farvelinjer) er på linje med stjernens rotation (krøllede hvide pil).
Grafik: Cristina Sanchis Ojeda
”I vores solsystem er planetenes bane parallelt med solens rotation, hvilket viser, at de sandsynligvis er dannet fra en spindeskive,” siger Roberto Sanchis-Ojeda, en studerende i fysik ved MIT, der ledede forskningsindsatsen. "I dette system viser vi, at den samme ting sker."
Deres fund, der offentliggøres i dag i tidsskriftet Nature, kan muligvis hjælpe med at forklare oprindelsen af visse fjerntliggende systemer, mens de kaster lys over vores eget planetariske kvarter.
”Det fortæller mig, at solsystemet ikke er noget fluke,” siger Josh Winn, lektor i fysik ved MIT og en medforfatter på papiret. "Det faktum, at solens rotation er indrettet med planetenes kredsløb, er sandsynligvis ikke noget freak tilfældighed."
Indstilling af posten lige på kredsede hældninger
Winn siger, at holdets opdagelse muligvis kan støtte en nyere teori om, hvordan hot Jupiters dannes. Disse gigantiske kropper er navngivet efter deres ekstremt nærhed til deres hvid-varme stjerner og afslutter en bane på få timer eller dage. Hot Jupiters bane er typisk off-kilter, og videnskabsmænd har troet, at sådanne ujævnheder kan være en ledetråd til deres oprindelse: Deres baner kan være blevet banket i skrald i den meget tidlige, flygtige periode i dannelsen af et planetarisk system, når flere gigantiske planeter måske er kommet tæt nok til at sprede nogle planeter ud af systemet, mens de bringer andre tættere på deres stjerner.
For nylig har videnskabsmænd identificeret et antal varme Jupitersystemer, som alle har vippede bane. Men for virkelig at bevise denne ”planetariske spredning” -teori, siger Winn, at forskere skal identificere et ikke-varmt Jupiter-system, et med planeter, der cirkler længere væk fra deres stjerne. Hvis systemet var på linje med vores solsystem uden banehældning, ville det give bevis for, at kun varme Jupiter-systemer er forkert justeret, dannet som et resultat af planetarisk spredning.
Opdagelse af solflekker i en fjern sol
For at løse puslespillet kiggede Sanchis-Ojeda gennem data fra Kepler-rumteleskopet, et instrument, der overvåger 150.000 stjerner for tegn på fjerne planeter. Han indsnævrede sig på Kepler-30, et ikke-varmt Jupiter-system med tre planeter, alle med meget længere kredsløb end en typisk varm Jupiter. For at måle stjernens linie spores Sanchis-Ojeda sine solflekker, mørke pletter på overfladen af lyse stjerner som solen.
”Disse små sorte pletter marsjerer over stjernen, når den roterer,” siger Winn. ”Hvis vi kunne lave et billede, ville det være godt, fordi du kunne se nøjagtigt, hvordan stjernen er orienteret bare ved at spore disse pletter.”
Men stjerner som Kepler-30 er ekstremt langt væk, så det er næsten umuligt at fange et billede af dem: Den eneste måde at dokumentere sådanne stjerner er ved at måle den lille mængde lys, de afgiver. Så holdet kiggede efter måder at spore solflekker ved hjælp af disse stjerners lys. Hver gang en planet transiterer - eller krydser foran - en sådan stjerne, blokerer den en smule stjernelys, som astronomer ser som en dukkert i lysintensitet. Hvis en planet krydser et mørkt solfleks, falder den blokerede lysmængde, hvilket skaber en blip i datadipsen.
”Hvis du får en blip of a sunspot, så næste gang planeten kommer rundt, kan det samme sted være flyttet herover, og du vil se blip'en ikke her, men der,” siger Winn. ”Så timingen af disse blips er det, vi bruger til at bestemme stjernens justering.”
Fra datablitzene konkluderede Sanchis-Ojeda, at Kepler-30 roterer langs en akse vinkelret på det største planets orbitalplan. Forskerne bestemte derefter tilpasningen af planetenes baner ved at studere gravitationseffekten af en planet på en anden. Ved at måle planets tidsvariationer, når de passerer stjernen, afledte teamet deres respektive orbitalkonfigurationer og fandt, at alle tre planeter er på linje langs det samme plan. Den overordnede planetariske struktur, fundet Sanchis-Ojeda, ligner meget vores solsystem.
James Lloyd, en adjunkt i astronomi ved Cornell University, som ikke var involveret i denne forskning, siger, at studiet af planetariske kredsløb kan kaste lys over, hvordan livet udviklede sig i universet - da for at have et stabilt klima, der er egnet til liv, har en planet behov at være i en stabil bane. ”For at forstå, hvordan fælles liv er i universet, bliver vi i sidste ende nødt til at forstå, hvor fælles stabile planetariske systemer er,” siger Lloyd. ”Vi kan muligvis finde spor i ekstrasolære planetariske systemer, der hjælper med at forstå solsystemets gåder, og vice versa.”
Resultaterne fra denne første undersøgelse af tilpasningen af et ikke-varmt Jupitersystem tyder på, at varme Jupitersystemer faktisk kan dannes via planetarisk spredning. For at vide det helt sikkert, siger Winn, at han og hans kolleger planlægger at måle baner fra andre fjerntliggende solsystemer.
”Vi har været sultne efter en sådan som her, hvor det ikke er ligesom solsystemet, men i det mindste er det mere normalt, hvor planeterne og stjernen er på linje med hinanden,” siger Winn. ”Det er det første tilfælde, hvor vi kan sige det udover solsystemet.”
Reed med tilladelse fra MIT News.