Ligger omtrent 129 lysår fra Jorden i retning Pegasus-stjernebildet, er det relativt unge stjernesystemet til HR 8799. Fra og med 2008 ble fire eksoplaneter i bane oppdaget i dette systemet som - sammen med eksoplaneten Formalhaut b - var de aller første til å være bekreftet ved bruk av direkte bildeteknikk. Og over tid har astronomen trodd at disse fire planetene er i resonans med hverandre.
I dette tilfellet går de fire planetene i bane rundt stjernen deres med en 1: 2: 4: 8-resonans, noe som betyr at hver planets omløpsperiode er i et nesten nøyaktig forhold med de andre i systemet. Dette er et relativt unikt fenomen, som inspirerte en Jason Wang - en doktorgradsstudent fra Berkeley-armen til den NASA-sponsede Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) - til å produsere en video som illustrerer deres banedans.
Ved hjelp av bilder oppnådd av W.M. Keck Observatory over en syv års periode gir Wangs video et glimt av disse fire eksoplanetene i bevegelse. Som du kan se nedenfor, blir den sentrale stjernen svart opp, slik at lyset som reflekteres fra planetene, kan sees. Og selv om den ikke viser planetene som fullfører en full orbitalperiode (som vil ta flere tiår og til og med århundrer), illustrerer den vakkert resonansen som eksisterer mellom stjernens fire planeter.
Som Jason Wang fortalte Space Magazine via e-post:
“Dataene ble innhentet over 7 år fra et av de 10 meter Keck-teleskopene av et team av astronomer (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman og Ben Zuckerman). Christian reduserte hver av de 7 epokene med data, for å lage 7 rammer med data. Deretter lagde jeg en film ved å bruke en bevegelsesinterpolasjon for å interpolere de 7 bildene i 100 bilder for å få en jevn video slik at den ikke er hakkete (som om vi kunne se dem hver måned fra Jorden). "
Bildene av de fire eksoplanettene ble opprinnelig tatt av Dr. Christian Marois fra National Research Council of Canadas Herzberg Institute of Astrophysics. Det var i 2008 at Marois og kollegene oppdaget de tre første av HR 8799s planeter - HR 8799 b, c og d - ved bruk av direkte bildeteknikk. Omtrent på samme tid kunngjorde et team fra UC Berkeley funnet av Fomalhaut b, også ved bruk av direkte avbildning.
Disse planetene ble alle bestemt til å være gassgiganter med lignende størrelse og masse, med mellom 1,2 og 1,3 ganger størrelsen på Jupiter, og 7 til 10 ganger dens masse. På det tidspunktet de ble oppdaget, ble HR 8799 d antatt å være den nærmeste planeten til stjernen, i en avstand på omtrent 27 astronomiske enheter (AU) - mens de to andre bane i avstander på henholdsvis 42 og 68 AUs.
Det var først etterpå at teamet innså at planetene allerede hadde blitt observert i 1998. På det tidspunktet hadde Hubble romteleskopets nærinfrarøde kamera og multiobjektspektrometer (NICMOS) skaffet lys fra systemet som indikerte tilstedeværelsen av planeter. Dette ble imidlertid ikke gjort klart før etter at en nyutviklet teknikk for bildebehandling var blitt installert. Derfor "forhåndsoppdagelsen" gikk upåaktet hen.
Ytterligere observasjoner i 2009 og 2010 avslørte eksistensen av fjerde planet - HR 8799 e - som hadde en bane som plasserte den inne i de tre andre. Likevel er denne planeten femten ganger lenger fra stjernen enn jorden er fra sola, noe som resulterer i en omløpstid på omtrent 18 000 dager (49 år). De andre tar henholdsvis 112, 225 og 450 år å fullføre en bane på HR 8799.
Til slutt bestemte Wang seg for å produsere videoen (som ikke var hans første), for å illustrere hvor spennende søket etter eksoplaneter kan være. Som han sa det:
"Jeg hadde skrevet denne bevegelsesinterpolasjonsalgoritmen for et annet eksoplanet-system, Beta Pictoris b, hvor vi ser en planet på en kant-på-bane som ser ut som den dykker ned i stjernen sin (den sirkler faktisk bare foran den). Vi ønsket å gjøre det samme for HR 8799 for å få liv i dette systemet og dele vår spenning med direkte avbildning av exoplaneter. Jeg synes det er ganske utrolig at vi har teknologien til å se andre verdener i bane rundt andre stjerner. ”
I tillegg trekker videoen oppmerksomhet på et stjernesystem som presenterer noen unike muligheter for eksoplanettforskning. Siden HR 8799 var det første multiplanetære systemet som ble direkte avbildet, betyr det at astronomer direkte kan observere banene til de fire planetene, observere deres dynamiske interaksjoner og bestemme hvordan de kom til deres nåværende konfigurasjon.
Astronomer vil også kunne ta spektra av disse planetens atmosfærer for å studere sammensetningen deres, og sammenligne dette med våre egne solsystemets gassgiganter. Og siden systemet egentlig er ganske ungt (bare 40 millioner år gammelt), kan det fortelle oss mye om plandannelsesprosessen. Sist, men ikke minst, kan deres brede baner (en nødvendighet gitt deres størrelse) bety at systemet er mindre enn stabilt.
I fremtiden vil astronomer ifølge Wang følge med for å se om noen planeter blir kastet ut fra systemet. Jeg vet ikke om deg, men jeg vil vurdere at en video som illustrerer at en av HR 8799s gassgiganter å få startet opp fra systemet, også ville være inspirerende!
