Elias 2-24 b - astronomowie znaleźli najmłodszą znaną egzoplanetę

Świat egzoplanet, czyli planet krążących poza granicami Układu Słonecznego, wciąż dostarcza nowych zagadek miłośnikom astronomii. Katalog znanych obiektów tego typu przekroczył już liczbę 6000, a najnowszym nabytkiem jest planeta o nazwie Elias 2-24 b. Wyróżnia się ona tym, że jest najmłodszym znanym obecnie ciałem tego rodzaju we wszechświecie. Do jej identyfikacji doprowadził zespół badaczy z Chile, wykorzystujący dane z teleskopu należącego do NASA, zainstalowanego na Hawajach.

Wyniki analizy trafiły na łamy czasopisma The Astrophysical Journal Letters. Grupą naukową kierował Andrea Bernardi z Universidad Diego Portales w Chile. Naukowcy przeanalizowali archiwalne dane dotyczące siedmiu gwiazd, obserwowanych wcześniej za pomocą koronografu zainstalowanego w Obserwatorium WM Kecka na Hawajach.

Wokół każdej z badanych gwiazd rozciąga się dysk materii szczątkowej, zbudowany z pyłu, gazu oraz fragmentów lodu i skał. Charakterystyczne struktury oraz luki widoczne w tych dyskach wskazują, że mogą tam właśnie powstawać nowe planety.

Dzięki temu, że koronograf eliminował jasność samych gwiazd, badacze mogli poszukiwać znacznie słabiej świecących planet, które mogłyby być schowane wewnątrz otaczających je dysków pyłowych.

Planety powinny znajdować się w lukach, ponieważ je rzeźbią. I właśnie tam znaleźliśmy Elias 2-24 b

Andrea Bernardi

Nowo odkryta planeta okrąża gwiazdę Elias 2-24, oddaloną od Ziemi o około 450 lat świetlnych, a jej masa jest zbliżona do masy Jowisza. Analiza tego układu daje badaczom rzadką okazję, by przyjrzeć się, jak mogła wyglądać nasza własna okolica kosmiczna miliardy lat temu, na bardzo wczesnym etapie formowania.

Narodziny ukryte w pyle

Proces powstawania gwiazd zachodzi wewnątrz wirujących, gęstych obłoków gazu i pyłu. Planety krążące wokół nowo powstałej gwiazdy tworzą się z pozostałości materii, która stopniowo gromadzi się i formuje swoją orbitę. Problem w tym, że obserwowanie najwcześniejszej fazy powstawania egzoplanet jest niezwykle utrudnione przez gęstą chmurę pyłu, która je otacza.

Większość dotychczas znanych egzoplanet wykryto dzięki tak zwanym tranzytom - zjawisku, w którym planeta przesuwa się na tle swojej gwiazdy, powodując chwilowy spadek jasności docierającego do nas światła.

Wychwycenie tranzytu jest jednak bardzo trudne, jeśli planeta wciąż tkwi głęboko w pyle albo krąży w dużej odległości od gwiazdy macierzystej. Z tego powodu zdecydowana większość spośród 6000 potwierdzonych dotąd egzoplanet to obiekty liczące sobie miliardy lat, znajdujące się blisko swoich gwiazd.

Dzisiejsze modele opisujące powstawanie planet bazują na skomplikowanych teoriach, symulacjach komputerowych oraz obserwacjach młodych gwiazd otoczonych dyskami, w których obecności planet nie da się jeszcze bezpośrednio potwierdzić. Odnalezienie i zbadanie kolejnych młodych planet, na wzór Elias 2-24 b, ma pomóc naukowcom w doprecyzowaniu tych modeli.

Galaktyka nieustannie produkuje nowe gwiazdy i planety, więc jest ich wiele na każdym etapie ewolucji. To oznacza, że teoretycznie możemy obserwować cały proces, ale istnieje duża luka w tym, co wykrywa większość teleskopów. Obecnie jesteśmy w dużej mierze ślepi na te młode planety

Lucas Cieza, profesor w Instituto de Estudios Astrofísicos w Chile, współautor artykułu

Łączenie wielu kropek

Dane pochodzące z teleskopu Kecka pozwoliły rozstrzygnąć zagadkę, która trapiła astronomów od dziesięciu lat. Dekadę temu obserwacje wykonane przez sieć teleskopów ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile ujawniły istnienie przerwy w dysku pyłowym otaczającym młodą gwiazdę. Następnie Bardzo Duży Teleskop należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego, również zlokalizowany w Chile, zarejestrował w tym miejscu słaby punkt światła.

Naukowcy toczyli spór o to, czy odkryty punkt może być planetą. Według obowiązujących teorii formowania się planet, tego rodzaju przerwy powstają zbyt wcześnie i w zbyt dużej odległości od gwiazdy, by mogły się w nich uformować pełnoprawne planety. Zgodnie z aktualnymi modelami, ukształtowanie się planety wielkości Jowisza w odległości odpowiadającej orbicie Jowisza (czyli ponad pięciokrotnie większej niż dystans Ziemia-Słońce) powinno trwać około 5 milionów lat, a w jeszcze dalszych rejonach proces ten wymaga jeszcze więcej czasu.

Tymczasem zaobserwowany punkt świetlny znajdował się aż 55 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca, a mimo to wykazywał cechy typowe dla formującej się planety. Zespół kierowany przez Bernardiego postanowił przeszukać archiwum Keck Observatory Archive, gdzie odnalazł odpowiednie obserwacje z lat 2018 i 2020.

Zestawiając te dane, naukowcy prześledzili ruch obiektu w czasie i stwierdzili, że jego zachowanie odpowiada raczej planecie niż zakłóceniu obrazu czy gwieździe tła. Pozwoliło to ostatecznie potwierdzić istnienie planety Elias 2-24 b.

Zwykle słyszymy o teleskopach pracujących oddzielnie, ale to potwierdzenie było możliwe tylko dzięki użyciu wielu teleskopów jednocześnie. Elias 2-24 b jest na granicy tego, co obecne teleskopy mogą wykryć, ale dzięki nowym instrumentom, takim jak Nancy Grace Roman Space Telescope NASA, takie wykrycia powinny stać się łatwiejsze. To dopiero początek nowej ery odkryć

Andrea Bernardi