Светови супер мале густине откривају како се формирају уобичајени планетарни системи

Четири планете које круже око новорођене звезде у нашој галаксији су толико лагане да имају густину полистирена и могле би да обезбеде кључну карику која недостаје да нам помогне да разумемо како се формирају најчешћи планетарни системи.

Овај соларни систем је необичан у поређењу са већином других планетарних система у Млечном путу, који обично садрже планете веће од Земље, али мање од Нептуна. Астрономи су пронашли стотине оваквих планетарних система, али скоро сви су формирани око звезда које су старе милијарде година, што отежава објашњење њиховог облика.

Сада, тим предвођен Џоном Ливингстоном из Центра за астробиологију у Токију у Јапану и Ериком Петигуром са Калифорнијског универзитета у Лос Анђелесу, идентификовао је четири уско груписане планете које су изгледа недавно формиране, с обзиром на то да орбитирају око младе звезде старе 20 милиона година под називом В1298 Тау.

„Видимо младу верзију планетарног система који видимо широм галаксије“, каже Петигура.

В1298 Тау и његове четири планете први пут су откривене 2017. године, али се мало знало о самим планетама. Истраживачи су користили телескопе у свемиру и на Земљи да би их посматрали пет година, тражећи суптилне варијације у времену потребном свакој планети да заврши орбиту и прође испред звезде због гравитационих сила привлачења између четири света. Мерењем ових малих разлика, могли су прецизније да израчунају полупречник и масу сваке планете.

Међутим, да би овај метод функционисао, морали су унапред да знају колико времена свакој од четири планете треба да кружи око звезде у одсуству ових гравитационих сила. Нису имали ове информације за најудаљенију планету, па су морали да користе образована нагађања – а ако је њихова претпоставка била погрешна, онда би сви њихови прорачуни пропали.

„Мислио сам да је ово, искрено, нека врста глупости“, каже Петигура. „Било је толико начина на које смо могли да погрешимо… када смо први пут повратили транзит (најудаљеније планете), замало сам пао са столице; било је као да је неко направио рупу у голфу.

Када су тачно измерили орбиталне периоде свих планета и израчунали њихове полупречнике и масе, могли су да процене густину сваке планете. Открили су да су оне међу најнижим од свих познатих егзопланета, са радијусима између пет и десет пута већи од Земљиних, али масама само неколико пута већим.

„Ове планете имају густину стиропора; изузетно су мале густине“, каже Петигура.

То је зато што су планете у процесу скупљања услед гравитационих сила да би формирале планете које су око један до три пута веће од Земљиног радијуса, такозване супер-Земље или под-Нептуне. Истраживачи су симулирали како ће планете еволуирати и открили да ће на крају завршити као ове врсте планета.

В1298 Тауове планете су конфигурисане у такозваној орбиталној резонанцији, што значи да су орбитална времена планета вишеструка једна од друге. Ово се уклапа са сликом коју астрономи имају о томе како се формира већина планетарних система, укључујући наш соларни систем, каже Шон Рејмонд са Универзитета у Бордоу у Француској. Они почињу као претрпани системи са уредним орбиталним резонанцијама, али онда постају нестабилни, у смислу односа њихових периода.

„Овај откривени систем блиских планета мање масе које круже око веома младе звезде представља потенцијалну претечу типичног поднептунског система“, каже Рејмонд. „Ово откриће је невероватно, јер је веома тешко окарактерисати тако младе системе.“