Første fulde 3D-visning af binært stjerne-planet-system fra VLBA

Ved præcist at spore en lille, næsten umærkelig, slingre i en nærliggende stjernes bevægelse gennem rummet, har astronomer opdaget en Jupiter-lignende planet, der kredser om den stjerne, som er en af ​​et binært par. Deres arbejde, ved hjælp af National Science Foundations Very Long Baseline Array (VLBA), producerede den første nogensinde bestemmelse af den komplette, 3-dimensionelle struktur af kredsløbene for et binært par stjerner og en planet, der kredser om en af ​​dem. Denne præstation, sagde astronomerne, kan give værdifuld ny indsigt i processen med planetdannelse.

Selvom mere end 5.000 ekstrasolare planeter er blevet opdaget indtil videre, er kun tre blevet opdaget ved hjælp af teknikken - kaldet astrometri - der producerede denne opdagelse. Men bedriften med at bestemme 3D-arkitekturen for et binært-stjernesystem, der inkluderer en planet, "kan ikke opnås med andre metoder til opdagelse af exoplaneter," sagde Salvador Curiel, fra det nationale autonome universitet i Mexico (UNAM).

"Da de fleste stjerner er i binære eller multiple systemer, vil det at kunne forstå systemer som dette hjælpe os med at forstå planetdannelsen generelt," sagde Curiel.

De to stjerner, som tilsammen kaldes GJ 896AB, er omkring 20 lysår fra Jorden – tætte naboer efter astronomiske standarder. De er røde dværgstjerner, den mest almindelige type i vores Mælkevejsgalakse. Den større, som planeten kredser om, har omkring 44 procent af vores Sols masse, mens den mindre er omkring 17 procent så massiv som Solen. De er adskilt af omkring afstanden mellem Neptun og Solen og kredser om hinanden en gang hvert 229. år.

Til deres undersøgelse af GJ 896AB kombinerede astronomerne data fra optiske observationer af systemet foretaget mellem 1941 og 2017 med data fra VLBA-observationer mellem 2006 og 2011. De lavede derefter nye VLBA-observationer i 2020. VLBA's superskarpe opløsning på hele kontinentet — evne til at se fine detaljer — producerede ekstremt præcise målinger af stjernernes positioner over tid. Astronomerne udførte omfattende analyse af de data, der afslørede stjernernes kredsløbsbevægelser såvel som deres fælles bevægelse gennem rummet.

Detaljeret sporing af den større stjernes bevægelse viste en lille slingre, der afslørede planetens eksistens. Slingren er forårsaget af planetens gravitationseffekt på stjernen. Stjernen og planeten kredser om et sted mellem dem, der repræsenterer deres fælles massecenter. Når denne placering, kaldet barycenter, er tilstrækkelig langt fra stjernen, kan stjernens bevægelse omkring den registreres.

Astronomerne beregnede, at planeten har omkring dobbelt så stor masse som Jupiter og kredser om stjernen hver 284. dag. Dens afstand fra stjernen er lidt mindre end Venus' afstand fra Solen. Planetens kredsløb hælder ca. 148 grader fra de to stjerners kredsløb.

"Det betyder, at planeten bevæger sig rundt om hovedstjernen i den modsatte retning af den sekundære stjerne omkring hovedstjernen," sagde Gisela Ortiz-León, fra UNAM og Max Planck Institute for Radioastronomy. "Dette er første gang, at en sådan dynamisk struktur er blevet observeret på en planet, der er forbundet med et kompakt binært system, der formentlig blev dannet i den samme protoplanetariske skive," tilføjede hun.

"Yderligere detaljerede undersøgelser af dette og lignende systemer kan hjælpe os med at få vigtig indsigt i, hvordan planeter dannes i binære systemer. Der er alternative teorier for dannelsesmekanismen, og flere data kan muligvis indikere, hvad der er mest sandsynligt," sagde Joel Sanchez-Bermudez , fra UNAM. "Især nuværende modeller indikerer, at en så stor planet er meget usandsynlig som følgesvend til en så lille stjerne, så måske skal disse modeller justeres," tilføjede han.

Den astrometriske teknik vil være et værdifuldt værktøj til at karakterisere flere planetsystemer, sagde astronomerne. "Vi kan udføre meget mere arbejde som dette med den planlagte Next Generation VLA (ngVLA)," sagde Amy Mioduszewski, fra National Radio Astronomy Observatory. "Med den kan vi muligvis finde planeter så små som Jorden."

Astronomerne rapporterer deres resultater i 1. september-udgaven af ​​The Astronomical Journal . + Udforsk yderligere

VLBA finder planeten, der kredser om en lille, kølig stjerne