Astronomowie użyli należącego do ESO łowcy planet HARPS w Chile, a także kilku innych teleskopów na świecie, aby odkryć trzy planety okrążające gwiazdy w gromadzie Messier 67. Mimo, że do tej pory potwierdzonych jest ponad tysiąc planet poza Układem Słonecznym, tylko garstka została wykryta w gromadach gwiazd. Wyjątkowa z nowych egzoplanet krąży po orbicie wokół gwiazdy, która jest rzadką bliźniaczką Słońca – gwiazdą we wszystkich aspektach prawie identyczną jak Słońce.
Obecnie wiadomo, że planety okrążające gwiazdy poza Układem Słonecznym są bardzo powszechne. Takie egzoplanety znaleziono wokół gwiazd w różnym wieku, składzie chemicznym, rozproszonych po całym niebie. Ale do tej pory wewnątrz gromad gwiazd odkryto zaledwie kilka planet [1]. Jest to szczególnie dziwne, ponieważ wiadomo, że większość gwiazd powstaje w gromadach. Astronomowie zastanawiali się, czy istnieje różnica w procesach powstawania planet w gromadach gwiazd, która by mogła wyjaśnić ten brak.
Anna Brucalassi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Niemcy), główna autorka nowych badań, wraz z zespołem, postanowili zbadać zagadnienie. „W gromadzie gwiazd Messier 67 gwiazdy mają podobny wiek i skład jak Słońce. To czyni gromadę idealnym laboratorium do zbadania ile planet powstaje w tak zatłoczonym środowisku oraz czy formują się one wokół gwiazd bardziej masywnych czy mniej masywnych„.
Zespół do szukania planet użył instrumentu HARPS, pracującego na 3,6-metrowym teleskopie ESO w Obserwatorium La Silla. Wyniki uzupełniono obserwacjami z kilku innych obserwatoriów na świecie [2]. Badacze starannie monitorowali 88 wybranych gwiazd w Messier 67 [3] przez okres sześciu lat, w poszukiwaniu słabych oznak ruchów gwiazd w tę z powrotem w kierunku Ziemi, które ujawniłyby istnienie planet.
Gromada znajduje się 2500 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Raka i zawiera około 500 gwiazd. Wiele gwiazd gromady jest słabszych niż zazwyczaj wybierane jako cele do poszukiwań planet pozasłonecznych, więc próba wykrycia słabego sygnału od potencjalnych planet wykorzystała instrument HARPS do granic możliwości.
Odkryto trzy planety, dwie okrążające gwiazdy podobne do Słońca i jedną wokół bardziej masywnego i wyewoluowanego czerwonego olbrzyma. Pierwsze dwie planety mają masy około jednej trzeciej masy Jowisza i okrążają swoje gwiazdy co odpowiednio siedem i pięć dni. Trzecia potrzebuje 122 dni do pokonania orbity i jest bardziej masywna niż Jowisz [4].
Pierwsza z planet krąży po orbicie wokół wyjątkowej gwiazdy – jednej z najbardziej podobnych bliźniaczek Słońce zidentyfikowanych do tej pory, prawie identycznej jak Słońce [5]. Jest to pierwsza słoneczna bliźniaczka w gromadzie przy której odkryto planetę.
Dwie z trzech planet są „gorącymi jowiszami” – planetami o rozmiarach porównywalnych z Jowiszem, ale znajdujących się znacznie bliżej swoich gwiazd i w związku z tym znacznie gorętszymi. Wszystkie trzy znajdują się bliżej swoich gwiazd niż strefa nadająca się do zamieszkania, w której mogłaby występować woda w stanie ciekłym.
„Nowe wyniki pokazują, że planety w gromadach otwartych są tak samo powszechne, jak w pobliżu gwiazd izolowanych – ale nie są łatwe do wykrycia – dodaje Luca Pasquini (ESO, Garching, Niemcy), współautor publikacji [6]. „Nowe wyniki różnią się od poprzedniej pracy, której nie udało się znaleźć planet w gromadzie, ale są zgodne z niektórymi najnowszymi obserwacjami. Kontynuujemy obserwacje tej gromady, aby dowiedzieć się jak w masie i składzie chemicznym różnią się gwiazdy posiadające i nieposiadające planet„.
Uwagi
[1] Gromady gwiazd dzielą się na dwa główne typy. Gromady otwarte to grupy gwiazd, które powstały razem z jednego obłoku gazu i pyłu w nieodległej przeszłości. Występują głównie w ramionach spiralnych galaktyk takich jak Droga Mleczna. Z kolei gromady kuliste są znacznie większymi, sferycznymi zbiorami zdecydowanie starszych gwiazd, które krążą wokół centrum galaktyki. Pomimo dokładnych badań, nie odnaleziono planet w gromadach kulistych, a w gromadach otwartych mniej niż sześć. W ciągu ostatnich dwóch lat znaleziono planety pozasłoneczne w gromadach NGC 6811 i Messier 44, a co więcej, wykryto planetę także w jasnej, pobliskiej gromadzie Hiady.
[2] W badaniach wykorzystano także obserwacje z instrumentu SOPHIE w Observatoire de Haute-Provence we Francji, szwajcarskiego 1,2-metrowego Teleskopu Leonarda Eulera w Obserwatorium ESO La Silla w Chile oraz Hobby Eberly Telescope w Teksasie w USA.
[3] Większość gromad otwartych rozprasza się po kilkudziesięciu milionach lat. Jednak gromady, które powstały z większą gęstością gwiazd, mogą trzymać się razem znacznie dłużej. Messier 67 jest przykładem tego typu starej gromady i jest jedną z najstarszych i najlepiej zbadanych gromad bliskich Ziemi.
[4] Oszacowania mas planet obserwowanych metodą prędkości radialnych są dolnymi ograniczeniami: jeżeli planeta krąży po bardzo nachylonej orbicie, może mieć większą masę, dając te same efekty obserwacyjne.
[5] Słoneczne bliźniaczki, słoneczne analogi oraz gwiazdy podobne do Słońca, to kategorie gwiazd podzielone pod względem ich podobieństwa do Słońca. Słoneczne bliźniaczki są najbardziej podobne, gdyż mają podobne masy, temperatury i skład chemiczny. Są bardzo rzadkie, ale pozostałe klasy, w których podobieństwo jest mniej precyzyjne, są powszechniejsze.
[6] Współczynnik wykrycia 3 planet w próbce 88 gwiazd w Messier 67 jest zbliżony do średniej częstotliwości planet wokół gwiazd, które nie są członkiniami gromad.
