Międzynarodowy zespół astronomów odkrył niezwykły układ 6 planet pozasłonecznych, które okrążają swoją gwiazdę w precyzyjnie zsynchronizowany sposób. Jego macierzysta gwiazda HD110067 znajduje się około 100 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze północnego nieba Warkocz Bereniki. Choć układy składające się z wielu planet obserwowane są w naszej galaktyce już dość często, sytuacja, w której planety te są grawitacyjnie sprzężone w tak dużym stopniu, to wciąż rzadkość. Jak pisze tygodnik "Nature" badania tego układu powinny pomóc lepiej zrozumieć procesy powstawania i ewolucji planet.

Odkrycia dokonano w 2020 roku z pomocą satelity NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), który zaobserwował lokalne spadki jasności gwiazdy HD110067, związane z przesłanianiem jej tarczy przez krążące wokół planety. Po zestawieniu danych z TESS i satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) udało się zrozumieć, jak ich konfiguracja wygląda. 

W tym przypadku planeta najbliższa gwiazdy obiega ją trzykrotnie na każde dwa obiegi kolejnej. To tak zwany rezonans 3:2, który powtarza się też w przypadku kolejnych dwóch planet. W przypadku najbardziej oddalonych od HD110067 planet obowiązuje rezonans 4/3, który powtarza się dwukrotnie. Orbity są przy tym tak ściśle wyznaczone, a grawitacyjne sprzężenie tak silne, że rytmiczny taniec elementów tego układu trwa w niezaburzony sposób od miliardów lat. 

Planety obiegające swoje gwiazdy mają skłonność do formowania takich rezonansów, są one jednak łatwe do zaburzenia. Bliski przelot innej dużej gwiazdy, czy lokalne kolizje mogą delikatną równowagę takiego "tańca" zakłócić. Astronomowie potrafią takie układy, które nie są już w rezoinasie, ale prawdopodobnie kiedyś były, wskazać. Tym cenniejsze są jednak obserwacje układów, w których taka synchronizacja jest cały czas utrzymana. To pozwala lepiej zrozumieć procesy, które do powstania układów planetarnych prowadzą i przewidzieć ich dalszą ewolucję. Astronomowie oceniają, że w stanie synchronizacji pozostaje mniej więcej procent układów planetarnych. Tym większym wydarzeniem jest znalezienie układu, w którym taka konfiguracja aż sześciu planet wydaje się nienaruszona. 

Spośród około 5 tysięcy odkrytych do tej pory planet pozasłonecznych, ani planety w rezonansach, ani planety w układach liczących po kilka sztuk nie są rzadkością. Jednak układy, w których rezonanse utrzymane są w łańcuchu aż sześciu planet, są absolutnie wyjątkowe - podkreśla współautor publikacji, lider programu obserwacyjnego CHEOPS, dr Hugh Osborn z University of Bern. W przypadku układu wokół HD110067 planety są w łańcuchu rezonansów 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 i 4:3 co oznacza, że w czasie, gdy najbliższa gwieździe planeta obiega ją 6 razy, najdalsza obiega raz. 

Choć satelita TESS pozwolił względnie szybko zorientować się, że mamy do czynienia z układem wielu planet, ich dokładna konfiguracja była znacznie trudniejsza do oceny. W tym pomogły dane z satelity CHEOPS. Na ich podstawie stwierdzono, że w czasie, gdy najbliższa gwieździe planeta "b" obiega ją 9 razy, druga planeta "c" obiega 6 razy, a trzecia "d" 4 razy. Grupa badawcza założyła, że także trzy kolejne planety "e", "f" i "g" są częścią łańcucha rezonansów, wykorzystanie modelu ich grawitacyjnych oddziaływań pozwoliło przewidzieć, że czas ich obiegu wynosi odpowiednio 31, 41 i 55 dni. To pozwoliło precyzyjnie zaplanować kolejne obserwacje, a także ponownie sprawdzić wcześniejsze wyniki, by ostatecznie te przewidywania potwierdzić. 

Planety układu HD110067 są mniejsze od naszego Neptuna i mają wzglednie małą masę, co sugeruje, że są w dużej części złożone z gazu. Fakt, że możemy obserwować ich tranzyty, czyli przejścia przed tarczą swojej gwiazdy sprawia, że z pomocą nowoczesnych instrumentów będzie można badać skład ich atmosfer. Są szanse, że z pomocą na przykład Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba da się to ustalić, co pomoże także w ocenie struktury ich wnętrza. 

Przeczytaj również:

Życie przywleczone z kosmosu? To możliwe
Opracowanie: