Pierwszą planetę pozasłoneczną, okrążającą normalną gwiazdę, odkryto w 1995 roku, a od tego czasu poznano ponad 150 kolejnych kandydatów. Większość obserwuje się pośrednio – bazując na zmianach prędkości kątowej lub jasności gwiazd – ale astronomowie woleliby uzyskać bezpośrednie zdjęcia planet pozasłonecznych, co oczywiście jest trudne ze względu na oślepiający blask macierzystych gwiazd. Prezentujemy drugie takie zdjęcie, pierwsze zostało wykonane w zeszłym roku, co ilustruje aktywność i tempo badań w tej dziedzinie astronomii.

Podkreślając dynamikę badań planet pozasłonecznych, warto zwrócić uwagę na odkrycia towrzyszy wokół Nowy dowód na temat pozasłonecznych układów planetarnych“>Wegi i Nowa niewielka planeta w układzie Epsilon Eridani “>Epsilon Eridani, możliwość określania Teleskop Hubble’a precyzyjnie mierzy masę planety“>mas takich obiektów, oraz wykrycia ich ewentualnych Odkryto atmosferę planety krążącej wokół pobliskiej gwiazdy“>atmosfer.

Aby ułatwić obserwacje optyczne planet pozasłonecznych, wybiera się do oberwacji młode układy. Obiekty okołogwiezdne są dużo gorętsze i jaśniejsze gdy są młode, czyli łatwiej je wtedy wykryć niż kiedy już ostygną. Możliwe, że zdjęcie towarzysza wokół brązowego karła 2M1207, zaobserwowanego w zeszłym roku (czytaj Czy udało się zaobserwować planetę pozasłoneczną?“>więcej), to pierwsza fotografia prawdziwej planety pozasłonecznej. Ostatnie raporty teleskopu Hubble potwierdzają ten wniosek.

Obecnie grupa niemieckich astronomów zaobserwowała optycznie bardzo małego towarzysza wokół gwiazdy GQ Lupi, która należy do dużego zbioru śledzonych od kilku lat gwiazd. Badane przez nich gwiazdy to przede wszystkim gwiazdy typu T-Tauri, czyli młode, jeszcze formujące się, ale nie będące już protogwiazdami.

GQ Lupi znajduje się w gwiazdozbiorze Wilka (Lupus), w rejonie gwiazdotwórczym oddalonym o 400-500 lat świetlnych od nas. Wiek GQ Lupi szacuje się na pomiędzy 100 tysięcy a dwa miliony lat – wokół niej nadal występuje dysk protomaterii.

Na zdjęciu 10a/05 ESO wyraźnie widać obecność małego towarzysza w pobliżu gwiazdy. Znajduje się on 0,7 sekundy katowej od gwiazdy, i jest dostrzegalny dzięki NACO, sytemu optyki adaptacyjnej zamontowanej na jednym z teleskopów VLT. Dla naszej odległości od GQ Lupi, 0,7 sekundy katowej odpowiada około 100 AU, czyli około 2,5 razy więćej niż odległość Słońce-Pluton.

W tym samym kierunku…

Astronomowie odkryli, że GQ Lupi była obserwowana wcześniej, przez teleskop Subaru oraz przez teleskop Hubble. Łącząc własne obserwacje z tymi dwiema z 2002 i 1999, odpowiednio, mogli zbadać czy zmieniała sie odległość pomiędzy GQ Lupi i jej towarzyszem (GQ Lupi B).

Okazuje się, że odległość pomiedzy nimi przez ostatnie pięć lat prawie się nie zmieniła. “Gdyby towarzysz był w tle“, tłumaczy Ralph Neuh?user z Uniwersytetu w Jenie, “zobaczylibyśmy zmianę w odległości około 0,15 sekundy katowej, natomiast jesteśmy pewni że ta zmiana jest przynajmniej 20 razy mniejsza.” Ozancza to, że GQ Lupi i jej towarzysz wędrują w tym samym kierunku na niebie i prawdopodobnie są obiektami związanymi.

ESO

Odległość pomiędzy GQ Lupi i jej towarzyszem, zmierzona na zdjęciach z HST z 1999 (po lewej), teleskopu Subaru z 2002 (po środku), oraz instrumentu NACO z 2004 (po prawej). Obserwowane odległości zgadzają się z zerową zmianą (czerwona linia) w granicach błędu. Na wykres naniesiono też spodziewane zmiany (oscylująca krzywa) gdyby towarzysz był słabą gwiazdą w tle.

Planeta czy brązowy karzeł?

Astronomowie następnie zbadali widmo obiektu – które wskazuje na chłodne ciało, i w szczególnosci na obecność pasma wody i tlenku węgla. Z obecnie znanych modeli atmosferycznych wynika, że jest to obiekt około dwukrotnie większy od Jowisza, o temepraturze powierzchni 1600-2500 stopni.

ESO

Widmo towarzysza GQ Lupi (pogrubiona linia, na dole) w okolicach pasma Ks (długośc fali około 2,2 mikrometrów). Dla porównania, naniesiono też widmo młodego brązowego karła typu M8 (na górze, czerwone) i brązowego karła typu L2 (druga linia, brązowa). Widać też widmo obliczone z modelu obiektu o temperaturze powierzchniowej 2000 stopni, które najbardziej odpowiada badanemu obiektowi.

Ale jakie jest pochodzenie GQ Lupi B? Czy jest to planeta, powstała w dysku protomaterii młodej gwiazdy GQ Lupi, czy słaby brązowy karzeł, “nieudana gwiazda”?

Za granicę masy pomiędzy planetami a brązowymi karłami przyjmuje się 13 mas Jowisza – masę krytyczną potrzebną by rozpocząć syntezę deuteru. Nowe obserwacje niestety nie pozwalają określić masę towarzysza GQ Lupi, a dostępne modele jeszcze nie są na tyle dojrzałe żeby można było do końca im ufać.

Jeśli te dwa obiekty są faktycznie związane grawitacyjnie, to okres obiegu towarzysza będzie dłuższy niż 1000 lat. To oczywiście zbyt długi czas by czekać, ale efekt ruchu orbitalnego powinien być zauważalny jako mała zmiana w odległości pomiędzy obiektami na przestrzeni kilku lat. Planuje się więc systematyczne obserwacje GQ Lupi przy pomocy instrumentu NACO, które będą mogły roztrzygnąć kwestię pochodzenia GQ Lupi B.