Astronomer opplever at det ikke bare er et bredt spekter av forskjellige ekstrasolare planeter, men det er også forskjellige typer planetariske systemer. "Vi er ikke i Kansas lenger så langt som solsystemer går," sa Barbara McDonald fra University of Texas 'McDonald Observatory, på American Astronomical Society-møtet i Miami, Florida i dag. "Det spennende er at vi fant et annet flerplanet-system som slett ikke er som vårt eget."
Et nært blikk på Upsilon Andromedae-systemet med Hubble-romteleskopet, Hobby-Eberly-teleskopet og andre bakkebaserte teleskoper viser et uheldig system der planetene er ute av skråningen og har sterkt skråbaner. Astronomene fant også en annen planet, og også en annen stjerne - dette er sannsynligvis et binært stjernesystem.
Selv med Plutos skrå bane ser solsystemet vårt ut som et hav av ro sammenlignet med Upsilon Andromedae.
McDonald sa at disse overraskende funnene vil påvirke teoriene om hvordan flerplanet-systemer utvikler seg, og det viser at noen voldelige hendelser kan skje for å forstyrre planetenes baner etter at et planetarisk system dannes.
"Funnene betyr at fremtidige studier av eksoplanetære systemer vil være mer kompliserte," sa hun. "Astronomer kan ikke lenger anta at alle planeter går i bane rundt sin forelderstjerne i et enkelt fly." sier Barbara McArthur fra University of Texas ved Austins McDonald Observatory.
I likhet med vår sol med sine egenskaper, ligger Upsilon Andromedae omtrent 44 lysår unna. Den er litt yngre, mer massiv og lysere enn sola. I et drøyt tiår har astronomer visst at tre planeter av Jupiter-typen går i bane rundt den gulhvite stjernen Upsilon Andromedae.
Men etter over tusen kombinerte observasjoner avdekket McDonald og teamet hennes antydninger om at en fjerde planet, e, kretser om stjernen langt lenger ut. De var også i stand til å bestemme de eksakte massene til to av de tre tidligere kjente planetene, Upsilon Andromedae c og d. Mye mer oppsiktsvekkende er imidlertid at ikke alle planeter går i bane rundt denne stjernen i samme plan. Banene til planetene c og d er skråstilt med 30 grader i forhold til hverandre. Denne forskningen markerer første gang at den "gjensidige tilbøyeligheten" til to planeter som kretser rundt en annen stjerne, er blitt målt.
"Sannsynligvis hadde Upsilon Andromedae den samme formasjonsprosessen som vårt eget solsystem, selv om det kunne ha vært forskjeller i den sene formasjonen som frøset denne divergerende evolusjonen," sa McArthur. Forutsetningen for planetutvikling så langt har vært at planetariske systemer dannes på disken og forblir relativt samplanare, som vårt eget system, men nå har vi målt en betydelig vinkel mellom disse planetene som indikerer at dette ikke alltid er tilfelle. ”
Til nå har den konvensjonelle visdommen vært at en stor sky av gass kollapser for å danne en stjerne, og planeter er et naturlig biprodukt av matrester som danner en disk. I solsystemet vårt er det et fossil av den etableringshendelsen fordi alle de åtte store planetene går i nesten samme plan. De ytterste dvergplaneter som Pluto er i skråbaner, men disse er modifisert av Neptuns tyngdekraft og er ikke innebygd dypt inne i solens tyngdekraftfelt.
Så hva slo Upsilon Andromedae-systemet rundt?
"Mulighetene inkluderer interaksjoner som oppstår fra innflytting av planeter, utstøting av andre planeter fra systemet gjennom planet-planet spredning, eller forstyrrelse fra morstjernens binære ledsagerstjerne, Upsilon Andromedae B," sa McArthur.
Eller ledsagerstjernen - en rød dverg mindre massiv og mye svakere enn solen - kan være den skyldige. er.
"Vi har ingen anelse om hva dens bane er," sa teammedlem Fritz Benedict. “Det kan være veldig eksentrisk. Kanskje den kommer veldig nærme innimellom. Det kan ta 10.000 år. ” En slik nær passering av sekundærstjernen kunne gravitasjonsmessig forstyrre planetenees baner. ”
De to forskjellige typene data kombinert i denne forskningen var astrometri fra Hubble-romteleskopet og radial hastighet fra bakkebaserte teleskoper.
Astrometri er måling av himmellegemers posisjoner og bevegelser. McArthurs gruppe brukte en av de fine veiledningssensorene (FGS) på Hubble-teleskopet til oppgaven. FGS-erne er så presise at de kan måle bredden på et kvarter i Denver fra utsiktspunktet til Miami. Det var denne presisjonen som ble brukt for å spore stjernens bevegelse på himmelen forårsaket av de omkringliggende - og usett - planeter.
Radialhastighet foretar målinger av stjernens bevegelse på himmelen mot og bort fra Jorden. Disse målingene ble gjort over en periode på 14 år ved hjelp av bakkebaserte teleskoper, inkludert to ved McDonald Observatory og andre ved Lick, Haute-Provence og Whipple Observatories. Radialhastigheten gir en lang basislinje av fundamentobservasjoner, som muliggjorde kortere varighet, men mer presise og fullstendige, Hubble-observasjoner for bedre å definere banebevegelsene.
Det faktum at teamet bestemte banehellingene til planetene c og d, tillot dem å beregne de eksakte massene til de to planetene. Den nye informasjonen fortalte oss at vårt syn på hvilken planet som er tyngre, må endres. Tidligere minimumsmasser for planetene gitt ved radialhastighetsstudier setter minimumsmassen for planeten c ved 2 Jupiter og for planeten d ved 4 Jupiter. De nye, eksakte massene, funnet av astrometri, er 14 Jupiters for planet c og 10 Jupiters for planet d.
"Hubble-dataene viser at radial hastighet ikke er hele historien," sa Benedict. "At planetene faktisk snudde i masse, var virkelig søte."
Den fjerde planeten er så langt ute, at signalet ikke avslører krumningen av bane.
De 14 årene med radiell hastighetsinformasjon samlet av teamet, avdekket antydninger om at en fjerde plan med lang periode kan gå i bane utover de tre som nå er kjent. Det er bare hint om den planeten fordi den er så langt ute at signalet den skaper ennå ikke avslører krumningen av en bane. Et annet manglende stykke av puslespillet er tilbøyeligheten til den innerste planeten, b, som ville kreve presisjonstrometri 1000 ganger større enn Hubbles, et mål som kan oppnås ved et fremtidig romoppdrag optimalisert for interferometri.
Kilder: HubbleSite, AAS Pressekonferanse
