W odległej dla nas przyszłości Słońce zacznie zmieniać się w czerwonego olbrzyma, temperatura na Ziemi zacznie się zwiększy, a w końcu nasza planeta zostanie pochłonięta przez Gwiazdę. Zanim do tego dojdzie minie jednak kilka miliardów lat. Tymczasem inną, dopiero co odkrytą planetę, ten smutny los czeka już za kilkadziesiąt milionów lat. Planeta to znajduje się w odległości 396 lat świetlnych od nas i krąży wokół gwiazdy HD 47536.

Europejsko-brazylijska grupa astronomów przez 3 lata prowadziła badania spektroskopowe około 80 olbrzymów nieba południowego. Używała do tego celu instrumentu FEROS i 1,52 metrowego teleskopu znajdującego się w obserwatorium ESO La Silla Observatory w Chile.

Jedna z obserwowanych gwiazd, HD 47536, posiada planetę typu jowiszowego. HD 47536 jest jednym z największych obserwowanych olbrzymów, jej średnica wynosi 33 miliony kilometrów (23,5 raza więcej niż średnica Słońca). Planeta krąży w odległości szacowanej na 240 do 337 milionów kilometrów od gwiazdy (w zależności od masy planety) co na razie zapewnia jej bezpieczeństwo. Jej obieg trwa 712 dni. Masa jest szacowana 5-10 mas Jowisza.

Kilka słów o ewolucji gwiazd

Ewolucja gwiazd podobnych do Słońca jest całkiem dobrze poznana. Rodzą się one w rozegłej chmurze pyłu i gazu, a gdy osiągnią odpowiednią gęstość i temperaturę, w ich wnętrzu rozpoczynaja się synteza jądrowa. Potem następuje etap względnego spokoju podczas wypalania się wodoru i w tej fazie jest obecnie Słońce. Etap ten kończy się, gdy wyczerpane zostanie całe paliwo. W tym momencie gwiazda zaczyna się powiększać i staje się olbrzymem. Temperatura na jej powierzchni spada (choć nadal jest rzędu kilku tysięcy stopni), a kolor gwiazdy zmienia się z żółtego na czerwony. Ostatecznie gwiazda może odrzucić swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną, odkrywając gorące jądro i produkując mgławicę planetarną, taką ja na przykład Mgławica Hantle.

Spekrtoskopowe badania olbrzymów

Od 1999 roku grupa astronomów badała wybraną grupę stosunkowo jasnych olbrzymów. Ich celem było poznanie właściwości fizycznych gwiazd. Za pomocą czułego spektrometru FEROS obserwowali gwiazdy szukając niewielkich zmian ich prędkości radialnej.

Wcześniejsze obserwacje wykazały, że prędkość niektórych z olbrzymów zmienia się w skali od dni do lat. Krótkookresowe zmiany prędkości radialnej można wytłumaczyć oscylacjami w rozciągniętej i napiętej atmosferze gwiazdy. Na długookresowe zmiany prędkości są co najmniej trzy różne wytłumaczenia:

  • wpływ grawitacyjny jednej lub kilku okrążających gwiazdę planet;
  • pulsacja gwiazdy;
  • zmienne cechy powierzchni gwiazdy związane z jej aktywnością;

Należało rozstrzygnąć, która możliwość kryje się za obserwowaną zmianą i określić, jak częste jest występowanie każdego z czynników. Jak wiele olbrzymów pulsuje? Czy układy planetarne wokół olbrzymów są powszechne?

To są bardzo fundamentalne pytania” – mówi kierujący badaniami Johny Setiawan z Kiepenheuer-Institut w Freiburgu w Niemczech. – “Nasze obecne odkrycie (planety) jest w zasadzie nieoczekiwane. Wiele z naszych olbrzymów wykazuje podobne zmiany prędkości, które jak podejrzewamy są związane z aktywnością gwiazd“.

Planeta krążąca wokół HD 47536

Obserwacje rozpoczęto trzy lata tamu i ich głównym celem było wychwycenie zmian prędkości radialnej oraz ich przyczyny. Konieczne było monitorowanie również innych właściwości gwiazdy, takich jak gwałtowne zmiany w wyższych warstwach atmosfery (zmiany aktywności).

Pierwsze rezultaty głosiły, że około 70 procent gwiazd charakteryzuje się taką zmiennością. Wśród nich HD 47536, gwiazda o jasności 6 magnitudo, znajdująca sie w Wielkim Psie. Szybko wzbudziła ona zainteresowanie naukowców, gdyż cechy zmienności prędkości wyraźnie wskazywały, że ma ona planetarnego towarzysza. Badanie spektrum wskazywało dodatkowo, że pozostałe wytłumaczenia są bardzo mało prawdopodobne.

Jesteśmy bardzo zadowoleni z tego odkrycia” – mówi Luca Pasquini z ESO. – “Rozszerza ono zakres poszukiwań planet pozasłonecznych na bardziej masywne gwiazdy. Problem obserwacyjny jest taki, że masywne gwiazdy rotują bardzo szybko w początkowej fazie życia. Z tego powodu drobne zmiany prędkości radialnej powodowane wpływem grawitacyjnym planety są praktycznie niemożliwe do wychwycenia. Jednak z późniejszej fazie życia, kiedy gwiazda staje się olbrzymem, zwalnia znacznie i jest wtedy większa szansa na zaobserwowanie planety“.

Z powierzchni planeta krążącej wokół HD 47536 można obecnie prawdopodobnie obserwować dramatyczne zmiany, które czekają w przyszłości Ziemię. Gwiazda macierzysta zajmuje tam większość nieba. Promieniowanie staje się coraz bardziej intensywne, co powoduje wzrost temperatury i porywiste wiatry. Za kilka milionów lat pechowa planeta zostanie pochłonięta przez gazową otoczkę gwiazdy i ostatecznie pożarta.

Odkrycie astronomów ma jeszcze jeden ciekawy aspekt. Od obserwowali oni olbrzymy, w których znaleźli znacznie ilości litu. Jednak tego lekkiego pierwiastka, szybko konsumowanego przez gwiazdę, nie powinno tam być w takich ilościach. Jednym z możliwych wyjaśnień, które do tej pory, wobec nieznajomości planet krążących wokół olbrzymów, brzmiało dość egzotycznie, było pożarcie przez gwiazdę planety. Wobec najnowszego odkrycia, hipoteza ta zyskała na wartości.

Obecnie ponad 70 gwiazdowych olbrzymów jest poddawanych dokładnej obserwacji. Naukowcy pracują intensuwnie nad zebranymi danymi i nie wykluczone, że uda im się wykryć więcej planet wokół olbrzymów.

Nadzieję wzbudza również nowy, potężniejszy sprzęt, który wkrótce będzie dostępny naukowcom. Geneva Observatory przy współpracy z ESO buduje nowy jeszcze lepszy spektrometr, HARPS, który ma zostać zainstalowany na 3,6 metrowym teleskopie ESO i użyty do poszukiwań planet pozasłonecznych.

Autor

Anna Marszałek