Forvist planet knyttet til stjerneflugt for tre millioner år siden

Nogle af de ejendommelige aspekter af vores solsystem - en omsluttende sky af kometer, dværgplaneter i mærkelige baner og, hvis det virkelig eksisterer, en mulig Planet Nine langt fra solen – er blevet forbundet med en anden stjernes nærme nærme sig i vores systems spæde begyndelse, der slyngede tingene helt i bund.

Men er stjernernes forbiflyvninger virkelig i stand til at slå planeter, kometer og asteroider skæve, omforme hele planetsystemer?

Astronomer fra UC Berkeley og Stanford University tror, ​​at de nu har fundet en rygende pistol.

En planet, der kredser om en ung dobbeltstjerne, kan være blevet forstyrret af et andet par stjerner, der skøjtede for tæt på systemet for mellem 2 og 3 millioner år siden, kort efter blev planeten dannet af en hvirvlende skive af støv og gas.

Hvis bekræftet, dette styrker argumenterne om, at tætte stjernemisser hjælper med at forme planetsystemer og kan afgøre, om de rummer planeter med stabile baner.

"Et af mysterierne, der opstår fra studiet af exoplaneter, er, at vi ser systemer, hvor planeterne er forkert justeret, selvom de er født i en lejlighed, cirkulær skive, " sagde Paul Kalas, en UC Berkeley adjungeret professor i astronomi. "Måske ramte en kosmisk tsunami disse systemer og omarrangerede alt om dem, men vi har ikke haft beviser. Vores papir giver sjældne observationsbeviser for, at en af ​​disse forbiflyvninger nænsomt påvirker et af planetsystemerne i galaksen."

Astronomer leder allerede efter en stjerneflyvning i vores solsystems fortid, men da det sandsynligvis skete for 4,6 milliarder år siden, det meste af beviserne er blevet kolde. Stjernesystemet, som astronomerne studerede, kun identificeret med nummeret HD 106906 og placeret omkring 300 lysår fra Jorden i retning af stjernebilledet Crux, er meget ung, kun omkring 15 millioner år gammel.

Kalas og Robert De Rosa, en tidligere UC Berkeley postdoc, der nu er forsker ved Stanfords Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, beskriv deres resultater i et papir, der er godkendt til offentliggørelse i Astronomisk Tidsskrift og nu tilgængelig online.

Rogue stjerner

Kalas, der studerer ung, nydannede planetsystemer for at prøve at forstå, hvad der skete i de tidlige år af vores eget solsystem, fokuserede først på HD 106906 i 2015, efter at det viste sig at have en massiv planet i en højst usædvanlig kredsløb. Planeten, døbt HD 106906 b, har en masse på omkring 11 Jupiters, og den kredser om HD 106906 - for nylig afsløret at være en dobbeltstjerne - i en bane, der tippes omkring 21 grader fra skivens plan, der indeholder alt andet materiale omkring stjernen. Dens nuværende placering er mindst 738 gange længere fra dens stjerne, end Jorden er fra solen, eller omkring 18 gange længere fra sin stjerne end Pluto er fra solen.

Kalas brugte både Gemini Planet Imager på Gemini-teleskopet i de chilenske Andesbjerge og Hubble-rumteleskopet til at se nærmere på HD 106906 og opdagede, at stjernen har et skævt kometbælte, såvel. Planetens mærkelige kredsløb og det faktum, at selve støvskiven er asymmetrisk, tydede på, at noget havde forstyrret det unge system.

Kalas og hans kolleger, herunder De Rosa, foreslået, at planeten var blevet smidt ud af sit solsystem ved interaktioner med en anden endnu ikke set planet i systemet eller af en forbipasserende stjerne. Kalas og De Rosa tror nu, at begge dele skete:Planeten blev sparket ind i en excentrisk bane, da den kom farligt tæt på den centrale dobbeltstjerne, et scenario foreslået i 2017 af teoretikeren Laetitia Rodet og hendes samarbejdspartnere fra Grenoble-observatoriet i Frankrig. Gentagne gravitationsspark fra binæren ville hurtigt have kastet planeten ud i det interstellare rum, men de forbipasserende stjerner reddede planeten ved at skubbe dens bane til en mere sikker afstand fra binæren.

Gaia rumobservatoriet gav dem de data, de havde brug for for at teste deres hypotese. Gaia, lanceret i 2012 af European Space Agency, indsamler præcise målinger af afstand, position og bevægelse for 1,3 milliarder stjerner i Mælkevejsgalaksen, et katalog 10, 000 gange større end Gaias forgænger, Hipparcos.

Kalas og De Rosa indsamlede Gaia-information om 461 stjerner i samme hob som HD 106906 og beregnede deres positioner bagud i tiden - vendte det kosmiske ur, så at sige - og opdagede, at et andet dobbeltstjernesystem kan have nærmet sig tæt nok for 3 millioner år siden til at ændre planetsystemet.

"Det, vi har gjort her, er faktisk at finde de stjerner, der kunne have givet HD 106906 b det ekstra gravitationsspark, et andet spark, så det blev langvarigt, ligesom en hypotetisk Planet Ni ville være i vores solsystem, " sagde Kalas.

De fandt også, at den dobbelte stjerne kom ind på en bane, der var inden for omkring 5 grader fra systemets disk, hvilket gør det endnu mere sandsynligt, at mødet havde en stærk og varig indvirkning på HD 106906.

Sådanne dobbeltspark kan være vigtige for at stabilisere planeter, asteroider og kometer omkring stjerner, sagde Kalas.

"At studere HD 106906 planetsystemet er som at gå tilbage i tiden for at se Oort-skyen af ​​kometer danne sig omkring vores unge sol, " sagde han. "Vores egne gigantiske planeter sparkede gravitationsmæssigt utallige kometer udad til store afstande. Mange blev smidt helt ud, bliver til interstellare objekter som ?Oumuamua, men andre var påvirket af forbipasserende stjerner. Det andet spark fra en stjerne forbiflyvning kan frigøre en komets kredsløb fra ethvert yderligere møde med planeterne, redde det fra udsigten til udsmidning. Denne kæde af begivenheder bevarede det mest primitive solsystemmateriale i en dybfrysning langt fra solen i milliarder af år."

Kalas håber, at fremtidige observationer, såsom et opdateret katalog over Gaia-målinger, vil afklare betydningen af ​​forbiflyvningen på HD 106906.

"Vi startede med 461 mistænkte og opdagede to, der var på gerningsstedet, " sagde han. "Deres nøjagtige rolle vil blive afsløret, efterhånden som vi indsamler flere beviser."