Nowa misja Europejskiej Agencji Kosmicznej, służąca do badania i odkrywania egzoplanet, Cheops, odkryła jedną z najgorętszych i ekstremalnych pod względem warunków na niej panujących planet pozasłonecznych, jakie kiedykolwiek poznaliśmy: WASP-189b. Odkrycie to, będące zarazem pierwszym dokonanym w ramach misji Cheops, pokazuje nam jej unikalne możliwości, które przyczyniają się do poznania przez nas otaczającego nas Wszechświata.

Artykuł napisała Zuzanna Kawalec.

Wysłany na orbitę w grudniu 2019, Cheops (the Characterising Exoplanet Satellite) jest zaprojektowany do obserwowania niedaleko położonych gwiazd, wokół których istnieją układy planetarne. Poprzez mierzenie zmian w natężeniu światła docierającego do nas z tych układów, Cheops pomoże nam dowiedzieć się więcej o planetach do nich należących oraz poszerzyć naszą wiedzę na temat ich formowania się i ewolucji.

Charakterystyka odkrytego świata

Nowo odkryta planeta, ochrzczona mianem ultra gorącego Jowisza, została nazwana WASP-189b. Gorące Jowisze, jak sama nazwa wskazuje, są gazowymi gigantami po części przypominającymi naszego Jowisza, jednak w przeciwieństwie do niego orbitują dużo bliżej swoich gwiazd macierzystych, przez co są nagrzewane do ekstremalnie wysokich temperatur.

ESA

Na rysunku podano podstawowe informacje charakteryzujące planetę WASP-189b i jej gwiazdę macierzystą HD 133112. Planeta ma średnicę 224 000 km (1,6 razy większą od średnicy Jowisza). Odległość pomiędzy WASP-189b i jej gwiazdą jest 20 razy mniejsza niż między Ziemią i Słońce, a okres jej obiegu wokół gwiazdy centralnej to 2,7 dnia. W ciągu dnia temperatura planety sięga 3200 °C. Średnica gwiazdy HD 133112 to 3 360 000 km (2,4 razy większa niż średnica Słońca) i ma około 730 milionów lat. Temperatura powierzchni tej gwiazdy jest o 2 200 °C wyższa niż temperatura Słońca.

WASP-189b znajduje się około 20 razy bliżej swojej macierzystej gwiazdy niż wynosi odległość Ziemi do Słońca, i okrąża ją w 2,7 dnia. Gwiazda ta jest większa od Słońca, a jej temperatura jest o 2200 stopni wyższa, więc odbieramy jej barwę jako niebieską. „Znana jest tylko garstka planet krążących wokół tak gorących gwiazd, a nowo odkryty system planetarny jest jednym z najjaśniejszych” opowiada Monika Lendl z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii, główna autorka nowych badań. „WASP-189b jest też najjaśniejszym gorącym Jowiszem, którego możemy zaobserwować, kiedy przechodzi on na tle tarczy swojej gwiazdy, albo kiedy się za nią chowa, czyniąc ten system niezwykle intrygującym.”

Obserwacje zmian jasności układu

Na początku, Monika razem z innymi naukowcami za pomocy Cheopsa obserwowała planetę WASP-189b podczas okultacji, kiedy znajdowała się za tarczą swojej macierzystej gwiazdy. „Ponieważ planeta ta jest tak jasna, można zaobserwować spadek jasności układu, kiedy znajduje się poza zasięgiem naszego wzroku” wyjaśnia Lendl. „Wykorzystaliśmy ten fakt do określenia jasności planety oraz do określenia jej temperatury, która wynosi oszałamiające 3200 stopni Celsjusza.”

To czyni WASP-189b jedną z najgorętszych i ekstremalnych pod względem panujących na niej warunków planet, różniącą się drastycznie od tych z naszego Układu Słonecznego. W tak wysokich temperaturach nawet metale takie jak żelazo zmieniają się w gaz, czyniąc z planety środowisko niesprzyjające powstaniu życia.

Następnie Cheops obserwował, jak planeta przechodziła na tle tarczy gwiazdy, czyli podczas tranzytu. Obserwując tranzyty, można dowiedzieć się dużo na temat rozmiaru i kształtu planety. Dostarczyło to dużo ciekawych informacji na temat WASP-189b, która, z promieniem 1,6 promienia Jowisza, okazała się większa, niż przypuszczano.

ESA

Na grafice przedstawiono schematycznie planetę podczas okultacji i podczas tranzytu. Po prawej stronie zamieszczono wykresy zmian jasności: górny odpowiada okultacji, a dolny tranzytowi. Możemy zobaczyć wyraźne spadki jasności w obu przypadkach.

Jak formują się Gorące Jowisze?

„Gwiazdę samą w sobie również uważamy za interesującą- – nie jest idealnie sferyczna, lecz większa i chłodniejsza w okolicy równika, niż na biegunach, co sprawia, że wydają się one jaśniejsze” – mówi Lendl. „Obraca się tak szybko, że jej równik i jego okolice są wyciągane na zewnątrz! Z powodu tej ciekawej asymetrii, orbita WASP-189b jest zakrzywiona- planeta nie porusza się wokół równika, lecz bliżej biegunów gwiazdy”.

Nachylenie orbity sprawia, że to, co wiemy na temat powstawania gorących Jowiszów jest nadal owiane tajemnicą. Żeby planeta miała tak nachyloną orbitę, musiała się uformować w dalszej odległości od gwiazdy, i później zostać zepchnięta bliżej. Prawdopodobnie tak się dzieje, gdy wiele planet musi „walczyć” o przestrzeń do orbitowania, lub gdy jakiś obiekt zewnętrzny – na przykład inna gwiazda, zakłóca spokój w systemie planetarnym, spychając gazowe olbrzymy w stronę ich macierzystej gwiazdy na mocno nachylone bliskie orbity. „Obserwując takie nachylenie, możemy wnioskować, że planeta WASP-189b miała podobną przeszłość” dodaje Lendl.

Możliwości misji CHEOPS

Monika razem z zespołem wykorzystała niezwykle precyzyjne obserwacje i możliwości techniczne satelity Cheops do odkrywania kolejnych tajemnic planety WASP-189b. Cheops otworzył swoje „oko” na Wszechświat w styczniu tego roku i w kwietniu rozpoczął rutynowe badania naukowe, a w kolejnych miesiącach pracował nad rozszerzeniem naszej wiedzy dotyczącej egzoplanet i naszego najbliższego kosmicznego otoczenia.

„Pierwsze wyniki Cheopsa są ekscytujące: jest to znak, że pod względem wydajności i precyzji, misja spełnia oczekiwania naukowców” – mówi Kate Isaak, naukowiec ESA, zajmująca się projektem Cheops.

ESA

Artystyczna wizja satelity Cheops w kosmosie.

Perspektywy dla odkrywców egzoplanet

Tysiące egzoplanet, znaczna większość bez swoich odpowiedników w Układzie Słonecznym, zostało odkrytych w ciągu ostatnich 25 lat. I wiele więcej zostanie jeszcze odkrytych, zarówno w czasie już trwających badań, jak i tych przyszłych – zarówno tych prowadzonych z powierzchni Ziemi, jak i kosmicznych.

„Cheops ma wyjątkową rolę w badaniu egzoplanet” dodaje Isaak. „Będzie szukał tranzytów planet odkrytych z Ziemi i, gdzie to będzie możliwe, dokładnie mierzył ich rozmiary. Przez śledzenie orbit egzoplanet za pomocą Cheopsa, możemy dowiedzieć się więcej o ich atmosferach i ewentualnej obecności w niej różnorakich chmur”.

W ciągu następnych paru lat Cheops ma w planach podążać śladami setek znanych egzoplanet orbitujących wokół jasnych gwiazd, opierając się na badaniach zrobionych w ramach odkrywania tajemnic WASP-189b. Jest to pierwsza z trzech planowanych misji ESA skupionych na detekcji i poszerzaniu naszej wiedzy o egzoplanetach. Ma pomóc również przy szukaniu ich księżyców oraz przy identyfikacji misji badających, już bezpośrednio, skład ich atmosfery.

„Misja Cheops nie tylko pogłębi naszą dotychczasową wiedzę na temat egzoplanet” mówi Isaak, „lecz także na temat naszej własnej planety, Układu Słonecznego i innych, dalszych kosmicznych środowisk”.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu