eso2102is — Fréttatilkynning

Sérkennilegt sólkerfi sex taktfastra reikistjarna vekur furðu

25. janúar 2021

Hópur stjörnufræðinga sem notaði ýmsa sjónauka, þeirra á meðal Very Large Telescope European Southern Observatory (VLT sjónauka ESO), hafa komið auga sex reikistjörnur í fjarlægu sólkerfi. Fimm reikistjarnanna ganga í sjaldgæfum takti í kringum móðurstjörnuna en eru samt gerólíkar. Þetta sérkennilega sólkerfi hjálpar okkur að skilja betur myndun og þróun reikistjarna, þar á meðal í sólkerfinu okkar.

TOI-178 er stjarna í um 200 ljósára fjarlægð frá Jörðinni í stjörnumerkinu Myndhöggvaranum. Þegar hópur stjörnufræðinga rannsakaði hana fyrst, töldu þau sig hafa fundið tvær reikistjörnur á sömu sporbraut um stjörnuna, en þegar betur var að gáð kom annað í ljós. „Betri mælingar sýndu, að ekki var um að ræða tvær reikistjörnur í nokkurn veginn sömu fjarlægð frá stjörnunni, heldur nokkrar reikistjörnur sem höfðu raðað sér sérkennilega upp,“ sagði Adrien Leleu hjá Genfarháskóla og háskólanum í Bern í Sviss, sem hafði umsjón með rannsókninni. Niðurstöðurnar eru birtar í Astronomy & Astrophysics.

Í sólkerfinu reyndust sex reikistjörnur. Allar nema ein, sú sem er næst móðurstjörnunni, ganga í sjaldgæfum takti í kringum sólina sína, í svokölluðu herma. Það þýðir að reikistjörnurnar ganga um sólina sína í mynstri sem endurtekur sig, svo sumar eru í samstöðu á nokkurra hringferða fresti. Þrjú af Galíleótunglum Júpíters eru í svipuðu herma: Íó, Evrópa og Ganýmedes. Íó, sem er næst Júpíter, lýkur fjórum hringferðum um Júpíter á sama tíma og Evrópa hringsólar um Júpíter í tvígang en Ganýmedes, fjarlægasta tunglið, einu sinni.

Fimm ystu reikistjörnurnar í TOI-178 sólkerfinu fylgja allt annarri og flóknari hermu, einni hinni lengstu sem vitað er um í nokkru sólkerfi. Júpíterstunglin raðast í 4:2:1 herma en í TOI-178 raðast reikistjörnurnar upp í 18:9:6:4:3 herma. Með öðrum orðum, þegar önnur reikistjarnanna frá stjörnunni (sú fyrsta í keðjunni) gengur 18 sinnum um stjörnuna, fer þriðja reikistjarnan (önnur í keðjunni) 9 sinnum um hana og svo framvegis. Upphaflega fundu stjörnufræðingarnir aðeins fimm reikistjörnur í sólkerfinu en með því að mæla taktinn gátu þau spáð fyrir um hvar sjötta reikistjarnan ætti að vera næst þegar kerfið lægi vel við athugun.

Dansinn er ekki bara forvitnilegur, heldur líka vísbending um fortíð þessa sólkerfis. „Sporbrautir reikistjarnanna í sólkerfinu eru mjög reglulegar. Það segir okkur að kerfið hafi þróast hægt og rólega frá upphafi,“ sagði Yann Alibert hjá háskólanum í Bern og meðhöfundur greinarinnar. Hefðu miklar hamfarir dunið yfir kerfið, til dæmis risaárekstrar, hefði þessi viðkvæma uppröðun raskast og sporbrautirnar ekki verið í þessum takti.

Óreiða í reglubundnu kerfi

Þótt reikistjörnurnar raðist svo snyrtilega og reglulega upp er eðlismassi þeirra mjög mismunandi, að sögn Nathan Hara hjá Genfarháskóla í Sviss sem tók líka þátt í rannsókninni. „Það lítur út fyrir að reikistjarna með svipaðan eðlismassa og Jörðin sé næst mjög léttri reikistjörnu með hálfan eðlismassa Neptúnusar. Á eftir henni er svo önnur reikistjarna með svipaðan eðlismassa og Neptúnus. Þetta er ekki beinlínis sólkerfi eins og við könnumst við.“ Í sólkerfinu okkar raðast reikistjörnurnar snyrtilega upp: Bergreikistjörnurnar næstar sólu á meðan eðlisléttu gasreikistjörnurnar eru utar.

„Þessi munur á reglulegum sporbrautum en óreglulegum eðlismassa hefur áhrif á skilning okkar á myndun og þróun sólkerfa,“ sagði Leleu.

Samblanda aðferða

Til að rannsaka þetta óvenjulega sólkerfi notuðu stjörnufræðingarnir gögn frá CHEOPS gervitungli ESA, Geimvísindastofnunar Evrópu, auk gagna frá ESPRESSO mælitækinu á VLT sjónaukum ESO og NGTS og SPECULOOS í Paranal stjörnustöðinni í Chile. Mjög erfitt er að koma auga á reikistjörnur með beinum hætti með sjónaukum á jörðu niðri, svo stjörnufræðingar beita öðrum aðferðum til að finna þær: Þvergöngumælingar og Doppler-litrófsmælingar. Í þvergöngumælingum er mæld sú birtuminnkun sem verður á ljósi frá stjörnu þegar reikistjarna gengur fyrir hana frá Jörðu séð. Í Doppler-litrófsmælingum er leitað að hárfínum ummerkjum um vagg stjörnunnar sem verður til þegar reikistjörnurnar toga í hana. Teymið færði sér báðar aðferðir í nyt: CHEOPS, NGTS og SPECULOOS í þvergöngumælingar og ESPRESSO í Doppler-litrófsmælingar.

Báðar aðferðir bæta hvor aðra upp og gera stjörnufræðingum kleift að afla lykilupplýsinga um sólkerfið, sem er mun þéttara en sólkerfið okkar. Innsta reikistjarnan gengur um sólina sína á aðeins tveimur dögum en sú ysta og hægasta er um tuttuga daga að ljúka einni hringferð. Reikistjörnurnar eru allt að þrisvar sinnum stærri en Jörðin að þvermáli en 1,5 til 8 sinnum massameiri. Sumar eru því risajarðir (bergreikistjörnur sem eru stærri en Jörðin) en aðrar míní-Neptúnusar (gasreikistjörnur sem eru minni en hliðstæður þeirra í sólkerfinu okkar).

Engin reikistjarnanna sex er í lífbelti sólkerfisins, því svæði þar sem vatn gæti verið á fljótandi formi á yfirborðinu. Stjörnufræðingarnir telja þó að fleiri reikistjörnur gæti verið að finna á því svæði, eða mjög nálægt því. Síðar á þessum áratugi hefur Extremely Large Telescope (ELT) ESO störf, risasjónauki sem getur tekið ljósmyndir af bergreikistjörnum í lífbeltum stjarna og jafnvel greint andrúmsloft þeirra. ELT gæti gert okkur kleift að kynnast sólkerfum eins og TOI-178 miklu betur.

Frekari upplýsingar

Greint er frá rannsókninni í greininni „Six transiting planets and a chain of Laplace resonances in TOI-178“ sem birtist í Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202039767).

Í rannsóknarteyminu eru A. Leleu (Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, Switzerland [UNIGE], University of Bern, Switzerland [Bern]), Y. Alibert (Bern), N. C. Hara (UNIGE), M. J. Hooton (Bern), T. G. Wilson (Centre for Exoplanet Science, SUPA School of Physics and Astronomy, University of St Andrews, UK [St Andrews]), P. Robutel (IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, France [IMCCE]), J.-B Delisle (UNIGE), J. Laskar (IMCCE), S. Hoyer (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, France [AMU]), C. Lovis (UNIGE), E. M. Bryant (Department of Physics, University of Warwick, UK [Warwick], Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick [CEH]), E. Ducrot (Astrobiology Research Unit, Université de Liège, Belgium [Liège]), J. Cabrera (Institute of Planetary Research, German Aerospace Center (DLR), Berlin, Germany [Institute of Planetary Research, DLR]), J. Acton (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK [Leicester]), V. Adibekyan (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto [CAUP]), R. Allart (UNIGE), C, Allende Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife [IAC], Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife [ULL]), R. Alonso (IAC, ULL), D. Alves (Camino El Observatorio 1515, Las Condes, Santiago, Chile), D. R Anderson (Warwick, CEH), D. Angerhausen (ETH Zürich, Institute for Particle Physics and Astrophysics), G. Anglada Escudé (Institut de Ciències de l’Espai [ICE, CSIC], Bellaterra, Spain, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya [IEEC], Barcelona, Spain), J. Asquier (ESTEC, ESA, Noordwijk, the Netherlands [ESTEC]), D. Barrado (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia [CSIC-INTA], Madrid, Spain), S.C.C Barros (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), W. Baumjohann (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Austria), D. Bayliss (Warwick, CEH), M. Beck (UNIGE), T. Beck (Bern) A. Bekkelien (UNIGE), W. Benz (Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland [CSH]), N. Billot (UNIGE), A. Bonfanti (IWF), X. Bonfils (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), F. Bouchy (UNIGE), V. Bourrier (UNIGE), G. Boué (IMCCE), A. Brandeker (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), C. Broeg (Bern), M. Buder (Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR) [Institute of Optical Sensor Systems, DLR]), A. Burdanov (Liège, Department of Earth, Atmospheric and Planetary Science, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. R. Burleigh (Leicester), T. Bárczy (Admatis, Miskok, Hungary), A. C. Cameron (St Andrews), S. Chamberlain (Leicester), S. Charnoz (Université de Paris, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, France), B. F. Cooke (Warwick, CEH), C. Corral Van Damme (ESTEC), A. C. M. Correia (CFisUC, Department of Physics, University of Coimbra, Portugal, IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, France), S. Cristiani (INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste, Italy [INAF Trieste]), M. Damasso (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Italy [INAF Torino]), M. B. Davies (Lund Observatory, Dept. of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, Sweden), M. Deluil (AMU), L. Delrez (AMU, Space sciences, Technologies and Astrophysics Research [STAR] Institute, Université de Liège, Belgium, UNIGE), O. D. S. Demangeon (IA), B.-O. Demory (CSH), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), G. Di. Persio (INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy), X. Dumusque (UNIGE), D. Ehrenreich (UNIGE), A. Erikson (Institute of Planetary Research, DLR), P. Figueira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, ESO Vitacura), A. Fortier (Bern, CSH), L. Fossato (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria [IWF]), M. Fridlund (Leiden Observatory, University of Leiden, The Netherlands, Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Sweden [Chalmers]), D. Futyan (UNIGE), D. Gandolfi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Italy), A. García Muñoz (Center for Astronomy and Astrophysics, Technical University Berlin, Germany), L. Garcia (Liège), S. Gill (Warwick, CEH), E. Gillen (Astronomy Unit, Queen Mary University of London, UK, Cavendish Laboratory, Cambridge, UK [Cavendish Laboratory]), M. Gillon (Liège), M. R. Goad (Leicester), J. I. González Hernández (IAC, ULL), M. Guedel (University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria), M. N. Günther (Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), J. Haldemann (Bern), B. Henderson (Leicester), K. Heng (CSH), A. E. Hogan (Leicester), E. Jehin (STAR), J. S. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile, Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), Santiago, Chile), A. Jordán (Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Santiago, Chile, Millennium Institute for Astrophysics, Chile), L. Kiss (Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Budapest, Hungary), M. H. Kristiansen (Brorfelde Observatory, Observator Gyldenkernes, Denmark, DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Denmark), K. Lam (Institute of Planetary Research, DLR), B. Lavie (UNIGE), A. Lecavelier des Etangs (Institut d’astrophysique de Paris, UMR7095 CNRS, Université Pierre & Marie Curie, Paris, France), M. Lendil (UNIGE), J. Lillo-Box (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA),ESAC campus, Madrid, Spain), G. Lo Curto (ESO Vitacura), D. Magrin (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italy [INAF Padova]), C. J. A. P. Martins (IA, CAUP), P. F. L. Maxted (Astrophysics Group, Keele University, UK), J. McCormac (Warwick), A. Mehner (ESO Vitacura), G. Micela (INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo, Italy), P. Molaro (INAF Trieste, IFPU Trieste), M. Moyano (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), C. A. Murray (Cavendish Laboratory), V. Nascimbeni (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), G. Olofsson (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), H. P. Osborn (CSH, Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. Oshagh (IAC, ULL), R. Ottensamer (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), I. Pagano (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italy), E. Pallé (IAC, ULL), P. P. Pedersen  (Cavendish Laboratory), F. A. Pepe (UNIGE), C.M. Persson (Chalmers), G. Peter (Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR), Berlin, Germany), G. Piotto (INAF Padova, Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei", Università degli Studi di Padova, Italy), G. Polenta (Space Science Data Center, Roma, Italy), D. Pollacco (Warwick), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF (Telescopio Nazionale Galileo), La Palma, Spain, INAF - Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy), F. J. Pozuelos (Liège, STAR), F. Pozuelos (Liège, STAR), D. Queloz (UNIGE, Cavendish Laboratory), R. Ragazzoni (INAF Padova), N. Rando (ESTEC), F. Ratti (ESTEC), H. Rauer (Institute of Planetary Research, DLR), L. Raynard (Leicester), R. Rebolo (IAC, ULL), C. Reimers (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC), Spain, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spain), N. C. Santos (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), G. Scandariato (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italy), J. Schneider (Paris Observatory, France), D. Sebastian (School of Physics Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham]), M. Sestovic (CSH), A. E. Simon (Bern), A. M. S. Smith (Institute of Planetary Research, DLR), S. G. Sousa (IA), A. Sozzetti (INAF Torino), M. Steller (IWF), A. Suárez Mascareño (IAC, ULL), G. M. Szabó (ELTE Eötvös Loránd University, Gothard Astrophysical Observatory, Hungary, MTA-ELTE Exoplanet Research Group, Hungary), D Ségransan (UNIGE), N. Thomas (Bern), S. Thompson (Cavendish Laboratory), R. H. Tilbrook (Leicester), A. Triaud (Birmingham), S. Udry (UNIGE), V. Van Grootel (STAR), H. Venus (Institute of Optical Sensor Systems, DLR), F. Verrecchia (Space Science Data Center, ASI, Roma, Italy, INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italy), J. I. Vines (Camino El Observatorio 1515, Santiago, Chile), N. A. Walton (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), R. G. West (Warwick, CEH), P. K. Wheatley (Warwick, CEH), D. Wolter (Institute of Planetary Research, DLR), M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Madrid, Spain).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Adrien Leleu
Université de Genève
Geneva, Switzerland
Tölvupóstur: Adrien.Leleu@unige.ch

Yann Alibert
University of Bern
Bern, Switzerland
Sími: +41 31 631 55 47
Tölvupóstur: yann.alibert@space.unibe.ch

Nathan Hara
Université de Genève
Geneva, Switzerland
Sími: +41 22 379 24 14
Tölvupóstur: nathan.hara@unige.ch

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2102.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2102is
Nafn:TOI-178
Tegund:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:SPECULOOS, SPECULOOS Southern Observatory, Very Large Telescope
Instruments:ESPRESSO
Science data:2021A&A...649A..26L

Myndir

An artist’s view of the TOI-178 planetary system
An artist’s view of the TOI-178 planetary system
texti aðeins á ensku
Location of the TOI-178 planetary system in the constellation of Sculptor
Location of the TOI-178 planetary system in the constellation of Sculptor
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 233 Light: Six-Exoplanet System with Rhythmic Movement Challenges Theories of How Planets Form
ESOcast 233 Light: Six-Exoplanet System with Rhythmic Movement Challenges Theories of How Planets Form
texti aðeins á ensku
Artist’s animation of the TOI-178 orbits and resonances (sound on!)
Artist’s animation of the TOI-178 orbits and resonances (sound on!)
texti aðeins á ensku
Animated artist’s impression of the six-exoplanet system
Animated artist’s impression of the six-exoplanet system
texti aðeins á ensku