Bildekreditt: NASA
Et team med astronomer har veid en gruppe planeter som går i bane rundt en pulsar ved nøyaktig å måle banene sine. Det som er uvanlig, er at avstanden mellom planetene nesten nøyaktig stemmer overens med avstanden mellom kvikksølv, Venus og jorden - noe som gjør dette bisarre systemet til det mest lik vårt eget solsystem så langt oppdaget. Pulsaren, 1257 + 12, ble oppdaget for 13 år siden ved bruk av Arecibo radioteleskop.
For første gang har planetene som går i bane rundt en pulsar blitt "veid" ved å måle nøyaktig variasjoner i tiden det tar dem å fullføre en bane, ifølge et team av astronomer fra California Institute of Technology og Pennsylvania State University.
Rapportering på sommermøtet til American Astronomical Society, kunngjorde Caltech postdoktorforsker Maciej Konacki og Penn State astronomiprofessor Alex Wolszczan i dag at masser av to av de tre kjente planetene som kretser rundt en raskt spinnende pulsar 1500 lysår borte i stjernebildet Jomfruen vellykket målt. Planetene er 4,3 og 3,0 ganger jordens masse, med en feil på 5 prosent.
De to målte planetene er nesten i samme omkretsplan. Hvis den tredje planeten er samplanær med de to andre, er den omtrent det dobbelte av månens masse. Disse resultatene gir overbevisende bevis på at planetene må ha utviklet seg fra en disk med materie som omgir pulsaren, på en måte som ligner på den som er planlagt for planeter rundt sollignende stjerner, sier forskerne.
De tre pulsarplanetene, med banene sine fordelt i en nesten nøyaktig proporsjon med avstandene mellom Merkur, Venus og Jorden, utgjør et planetarisk system som er forbløffende lik utseende som det indre solsystemet. De er tydelig forgjengerne til alle jordlignende planeter som kan bli oppdaget rundt solfylte stjerner i nærheten av de fremtidige rominterferometre som Space Interferometry Mission eller Terrestrial Planet Finder.
"Overraskende nok ligner planetarsystemet rundt pulsaren 1257 + 12 vårt eget solsystem mer enn noe ekstrasolært planetarisk system som er oppdaget rundt en sollignende stjerne," sa Konacki. "Dette antyder at planetdannelse er mer universell enn antatt."
De første planetene som går i bane rundt en annen stjerne enn solen, ble oppdaget av Wolszczan og Frail rundt en gammel, raskt spinnende nøytronstjerne, PSR B1257 + 12, under et stort søk etter pulsarer som ble utført i 1990 med den gigantiske, 305 meter lange Arecibo radioteleskopet. Neutronstjerner er ofte observerbare som radiopulsarer, fordi de avslører seg som kilder til svært periodiske, pulslignende utbrudd av radioutslipp. De er ekstremt kompakte og tette rester fra supernovaeksplosjoner som markerer dødsfallene til massive, normale stjerner.
Den utsøkte presisjonen på millisekund pulsarer gir en unik mulighet til å søke etter planeter og til og med store asteroider som går i bane rundt pulsaren. Denne "pulsar timing" -tilnærmingen er analog med den velkjente Doppler-effekten som så vellykket ble brukt av optiske astronomer for å identifisere planeter rundt stjerner i nærheten. I hovedsak induserer det kretsende objekt refleksbevegelse til pulsaren som resulterer i forstyrrende ankomsttider for pulsen. Imidlertid, akkurat som Doppler-metoden, er den pulsære timing-metoden følsom for stellære bevegelser langs siktlinjen, den pulsære timingen kan bare oppdage variasjoner i ankomsttid for puls forårsaket av en pulsar-vingling langs samme linje. Konsekvensen av denne begrensningen er at man bare kan måle en projeksjon av planetbevegelsen på synslinjen og ikke kan bestemme den sanne størrelsen på bane.
Rett etter oppdagelsen av planetene rundt PSR 1257 + 12, innså astronomer at de tyngre to må samhandle gravitasjonsmessig på en målbar måte, på grunn av en nær 3: 2-mengde av 66,5- og 98,2-dagers omkretsperioder. Ettersom størrelsen og det eksakte mønsteret av forstyrrelser som følge av denne nesten-resonansetilstanden avhenger av en gjensidig orientering av planetariske baner og av planetmasser, kan man i prinsippet trekke ut denne informasjonen fra nøyaktige tidsobservasjoner.
Wolszczan viste gjennomførbarheten av denne tilnærmingen i 1994 ved å demonstrere tilstedeværelsen av den forutsagte forstyrrelseseffekten i tidspunktet for planeten pulsar. Det var faktisk den første observasjonen av en slik effekt utover solsystemet, der det ofte blir observert resonanser mellom planeter og planetarsatellitter. De siste årene har astronomer også oppdaget eksempler på gravitasjonsinteraksjoner mellom gigantiske planeter rundt normale stjerner.
Konacki og Wolszczan anvendte resonans-interaksjonsteknikken på mikrosekund-presisjons-tidsstyringsobservasjonene av PSR B1257 + 12 gjort mellom 1990 og 2003 med det gigantiske Arecibo-radioteleskopet. I en artikkel som skal vises i Astrophysical Journal Letters, demonstrerer de at den planetariske forstyrrelsesignaturen som kan påvises i tidsdataene er stor nok til å få overraskende nøyaktige estimater av massene til de to planetene som går i bane rundt pulsaren.
Målingene utført av Konacki og Wolszczan fjerner en mulighet for at pulsarplanetene er mye mer massive, noe som ville være tilfelle hvis banene deres ble orientert mer "ansikt på" med hensyn til himmelen. Disse resultatene representerer faktisk den første utvetydige identifiseringen av planeter i jordstørrelse opprettet fra en protoplanetær skive utenfor solsystemet.
Wolszczan sa: "Dette funnet og den påfallende likheten mellom pulsarsystemets utseende og det indre solsystemet gir en viktig retningslinje for planlegging av fremtidige søk etter jordlignende planeter rundt stjerner i nærheten."
Originalkilde: Caltech News Release
