Skąd biorą się podwójne planety pozasłoneczne

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) pomaga astronomom rozwiązywać tajemnice wszechświata. Dzięki niemu w Mgławicy Oriona odkryto setki globów niepowiązanych z żadną gwiazdą. Prawdziwą niespodzianką było, że podwójne planety pozasłoneczne stanowiły, aż 9 proc. odkrytych światów. Aby zrozumieć, w jaki sposób uformowały się te globy binarne, astronomowie przeprowadzili symulację różnych scenariuszy ich powstawania.

Jak sama nazwa wskazuje, planety pozasłoneczne, nie krążą wokół gwiazdy i nie są z nią związane grawitacyjnie, po prostu błąkają się po kosmosie. Pierwsze planety wędrowne zostały odkryte w 2000 roku przez brytyjski zespół Lucas i Roche przy użyciu UK InfraRed Telescope (UKIRT). Od niedawna JWST bada również Mgławicę Oriona, gdzie również zostały nalezione.

W grudniu 2021 r. JWST został wystrzelony na szczycie rakiety Ariane 5 z Gujany Francuskiej. Następnie odleciał do miejsca docelowego, punktu na orbicie słonecznej w pobliżu jednego z punktów Lagrange’a Ziemia-Słońce, oddalonego o 1,5 miliona kilometrów. Od tego czasu eksploruje Wszechświat, a w szczególności przygląda planetom pozasłonecznym w Mgławicy Oriona.

Zespół kierowany przez Simona F. Portegiesa Zwarta z Holandii ogłosił odkrycie 42 obiektów podwójnych o masie Jowisza (JuMBO), w okolicy gromady Trapezium, w sercu mgławicy. Ich masy wahają się od 0,6 do 14 mas Jowisza, a odległości między nimi wynoszą od 25 do 380 jednostek astronomicznych (jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość między Ziemią a Słońcem). Zaobserwowano również 540 pojedynczych obiektów o podobnych masach. Te ostatnie pojedyncze obiekty zostały wykryte już około 20 lat temu, ale JuMBO są nowością. Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Gwiazdy powstają w wyniku zapadania się gigantycznych obłoków molekularnych w wyniku niestabilności grawitacyjnej, a podczas ich formowania wokół równika tworzą się dyski. Dyski te ostatecznie zapadają się, tworząc planety o mniejszej masie. Istnieją obecnie teorie sugerujące, że obiekty o masie Jowisza mogą powstawać niezależnie, ale konsensus jest taki, że są one wyrzucane z układów planetarnych. Zespół zbadał, w jaki sposób powstają podwójne planety pozasłoneczne.

Aby to zrozumieć, astronomowie przeprowadzili symulacje gromad gwiazd podobnych do tej znalezionej w Mgławicy Oriona. Model rozważany przez zespół obejmował te, w których planety tworzą się wokół gwiazd, a symulacja pokazała, ile swobodnie unoszących się planet może powstać, ale nie wystarczająco dużo par, aby dopasować się do obserwacji. Kiedy zespół przeprowadził symulacje z układami planeta-księżyc krążącymi wokół gwiazdy, uzyskali znacznie lepszy wynik, który odpowiadał obserwacjom. Naukowcy twierdzą, że podwójne planety pozasłoneczne to układy planeta-księżyc, które zostały wyrzucone z czegoś, co można by uznać za konwencjonalny układ słoneczny.

Emil Gołoś