Nowe obserwacje układu planetarnego Ypsilon Andromedae wskazują, że płaszczyzny orbit dwóch spośród trzech planet układu są nachylone względem siebie pod kątem ok. 30o. Jest to pierwszy zaobserwowany jak dotąd układ o tak dziwnej geometrii. Najprawdopodobniej odpowiedzialne są za to niezwykle silne oddziaływania grawitacyjne. Obserwacje przynoszą też hipotezę o istnieniu czwartej planety oraz dostarczają informacji o skomplikowanej dynamice układu.

Zebranie danych zajęło naukowcom ponad 14 lat, a wykorzystane zostały zarówno teleskopy kosmiczne (teleskop Hubble’a), jak i naziemne (m.in. teleskop Hobby-Eberly).

Ypsilon Andromedae (υ And) jest oddalona od Ziemi o zaledwie 44 lata świetlne. Jest to układ podwójny: υ And A jest gwiazdą młodszą, masywniejszą i jaśniejszą niż Słońce, a υ And B to mniejszy niż Słońce czerwony karzeł. Około 10 lat temu zaobserwowano istnienie 3 planet jowiszopodobnych, orbitujących wokół υ And A: Ypsilon Andromedae b, c i d. Masę dwóch z nich (c i d) oceniano wtedy na 2 i 4 masy Jowisza.

Nowe obserwacje przyniosły kilka zaskoczeń. Przede wszystkim, okazało się, że płaszczyzny orbit planet Ypsilon Andromedae c i Ypsilon Andromedae d są nachylone względem siebie o ok. 30o. To pierwszy układ, w którym zaobserwowano takie wzajemne nachylenie orbit. Dzięki tym pomiarom możliwe było też dokładniejsze wyznaczenie masy planet c i d, które okazały się większe niż sądzono i wynoszą 14 i 10 mas Jowisza odpowiednio. Ponadto z analizy ruchu planet wynika istnienie czwartej, Ypsilon Andromedae e, która miałaby mieć bardzo długi czas obiegu wokół gwiazdy.

Może się wydawać, że takie nachylenie orbit stawia wyzwanie obecnej teorii formowania się układów planetarnych, według której planety powstają z dysku protoplanetarnego, a więc ich orbity powinny leżeć w tej samej płaszczyźnie. Ale nowe odkrycie niekoniecznie kwestionuje ten mechanizm. Podobną sytuację obserwujemy przecież w Układzie Słonecznym, gdzie oddziaływanie Neptuna spowodowało nachylenie płaszczyzny orbity Plutona. Są jednak istotne różnice: Pluton leży daleko od Słońca, jest też dużo mniejszy niż jowiszopodobne planety w υ And. Tak duże odchylenie od wspólnej płaszczyzny w υ And mogłoby być spowodowane ogromnymi zaburzeniami grawitacyjnymi już po uformowaniu układu. Rozważanych jest kilka mechanizmów: oddziaływanie podczas migracji planet ku gwieździe; zaburzenie pochodzące od towarzysza υ And A; wreszcie pozbycie się niektórych planet z układu. Ostatnie wyjaśnienie potwierdzają symulacje dynamiki ruchu obserwowanych ciał. Nie wiadomo jednak, co spowodowało, że układ stracił jedną lub więcej ze swoich planet. Niejako przy okazji okazało się, że nawet w obecnej formie układ jest bardzo niestabilny: planety oddziałują ze sobą grawitacyjnie tak silnie, że niemal możliwe jest wyrzucenie ich z układu.

Mimo tych odkryć, wciąż pozostaje kilka niewiadomych. Nie wiadomo na przykład, jaka była dokładna przyczyna zmiany nachylenia orbit oraz jaka jest orbita czwartej planety. Na zmierzenie czeka także masa składnika b, orbitującego najbliżej gwiazdy, jednak wymaga to dokładności pomiaru 1000 razy większej niż zapewniana przez teleskop Hubble’a. Nie wiadomo także, jaka jest orbita drugiej gwiazdy tworzącej Ypsilon Andromedae; naukowcy spekulują, że może być bardzo ekscentryczna, a jej okres obiegu może wynosić nawet 10 000 lat. Przejście czerwonego karła blisko układu planetarnego oznaczałoby ogromne zaburzenia w ruchu planet. W celu otrzymania dokładniejszych informacji, trzeba jednak poczekać na misję kosmiczną, zaprojektowaną dla celów interferometrycznych.

Autor

Teresa Kubacka