Astronomer finder en berømt dobbeltgænger af exoplaneter

Når det kommer til ekstrasolare planeter, udseende kan bedrage. Astronomer har afbildet en ny planet, og den virker næsten identisk med en af ​​de bedst undersøgte gasgigantplaneter. Men denne dobbeltgænger adskiller sig på én meget vigtig måde:dens oprindelse.

"Vi har fundet en gasgigantisk planet, der er en virtuel tvilling af en tidligere kendt planet, men det ser ud som om de to objekter er dannet på forskellige måder, " sagde Trent Dupuy, astronom ved Gemini Observatory og leder af undersøgelsen.

Dukker op fra stjernernes planteskoler af gas og støv, stjerner fødes som killinger i et kuld, i flok og uundgåeligt vandrer væk fra deres fødested. Disse kuld består af stjerner, der varierer meget, lige fra bittesmå runder, der ikke er i stand til at generere deres egen energi (kaldet brune dværge) til massive stjerner, der ender deres liv med supernovaeksplosioner. Midt i denne uro, planeter dannes omkring disse nye stjerner. Og når stjernekammeret udtømmer sin gas, stjernerne (med deres planeter) forlader deres fødested og vandrer frit rundt i galaksen. På grund af denne udvandring, astronomer mener, at der burde være planeter født på samme tid fra den samme stjerneplanteskole, men kredsende stjerner, der har bevæget sig langt væk fra hinanden gennem æonerne, som for længst mistede søskende.

"Til dato, exoplaneter fundet ved direkte billeddannelse har dybest set været individer, hver adskilt fra hinanden i deres udseende og alder. At finde to exoplaneter med næsten identisk udseende og alligevel have dannet sig så forskelligt, åbner et nyt vindue til at forstå disse objekter, "sagde Michael Liu, astronom ved University of Hawai'i Institute for Astronomy, og en samarbejdspartner om dette arbejde.

Dupuy, Liu, og deres samarbejdspartnere har identificeret det første tilfælde af sådan en planetarisk dobbeltgænger. Et objekt har længe været kendt:planeten med 13 Jupiter-masse beta Pictoris b, en af ​​de første planeter opdaget ved direkte billeddannelse, tilbage i 2009. Det nye objekt, kaldet 2MASS 0249 c, har samme masse, lysstyrke, og spektrum som beta Pictoris b.

Efter at have opdaget dette objekt med Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), Dupuy og samarbejdspartnere fastslog derefter, at 2MASS 0249 c og beta Pictoris b blev født i samme stjerneskole. På overfladen, dette gør, at de to objekter ikke bare ligner hinanden, men ægte søskende.

Imidlertid, planeterne har vidt forskellige livssituationer, nemlig de typer stjerner, de kredser om. Værten for beta Pictoris b er en stjerne 10 gange lysere end Solen, mens 2MASS 0249 c kredser om et par brune dværge, der er 2000 gange svagere end Solen. Desuden, beta Pictoris b er relativt tæt på sin vært, omkring 9 astronomiske enheder (AU, afstanden fra Jorden til Solen), mens 2MASS 0249 c er 2000 AU fra sin binære vært.

Disse drastisk forskellige arrangementer tyder på, at planternes opvækst slet ikke var ens. Det traditionelle billede af dannelse af gasgiganter, hvor planeter starter som små stenede kerner omkring deres værtsstjerne og vokser ved at akkumulere gas fra stjernens skive, sandsynligvis oprettet beta Pictoris b. I modsætning, værten på 2MASS 0249 c havde ikke nok en disk til at lave en gasgigant, så planeten er sandsynligvis dannet ved direkte at akkumulere gas fra den oprindelige stjerneplanteskole.

"2MASS 0249 c og beta Pictoris b viser os, at naturen har mere end én måde at lave meget lignende exoplaneter på, " siger Kaitlin Kratter, astronom ved University of Arizona og en samarbejdspartner på dette arbejde. "beta Pictoris b er formentlig dannet som vi tror, ​​de fleste gasgiganter gør, startende fra små støvkorn. I modsætning, 2MASS 0249 c ligner en undervægtig brun dværg, der er dannet ved kollapset af en gassky. De betragtes begge som eksoplaneter, men 2MASS 0249 c illustrerer, at sådan en simpel klassificering kan skjule en kompliceret virkelighed. "

Teamet identificerede først 2MASS 0249 c ved hjælp af billeder fra CFHT, og deres gentagne observationer afslørede, at dette objekt kredser i stor afstand fra dets vært. Systemet tilhører beta Pictoris-bevægelsesgruppen, et vidt spredt sæt stjerner opkaldt efter sin berømte planet-vært stjerne. Holdets observationer med W. M. Keck -teleskopet fastslog, at værten faktisk er et tæt adskilt par brune dværge. Så alt i alt, 2MASS 0249-systemet består af to brune dværge og en gasgigantisk planet. Opfølgende spektroskopi af 2MASS 0249 c med NASA Infrared Telescope Facility og Astrophysical Research Consortium 3,5 meter Telescope ved Apache Point Telescope viste, at det deler en bemærkelsesværdig lighed med beta Pictoris b.

2MASS 0249-systemet er et tiltalende mål for fremtidige undersøgelser. De mest direkte afbildede planeter er meget tæt på deres værtsstjerner, hæmmer detaljerede studier af planeterne på grund af det skarpe lys fra stjernerne. I modsætning, den meget brede adskillelse af 2MASS 0249 c fra dens binære vært vil gøre målinger af egenskaber som dets overfladevejr og sammensætning meget lettere, fører til en bedre forståelse af egenskaberne og oprindelsen af ​​gasgigantiske planeter.

Dette værk er accepteret til offentliggørelse i Astronomisk Tidsskrift .