Teleskop kosmiczny Gaia pomógł z pozasłonecznych planet zrobić małe gwiazdy

Niedawno mogliście przeczytać na benchmark.pl tekst o czarnej dziurze, której nie było. Do tej kosmicznej pomyłki w interpretacji natury obserwowanego obiektu doszło ze względu na niedostateczną rozdzielczość wcześniejszych obserwacji. Kosmos jakim go widzimy jest bowiem dokładnie taki jak pozwalają na to nasze zdolności obserwacyjne.

A ponieważ z roku na rok je udoskonalamy, nie należy dziwić się, że takich błędów odkrytych w dawniej zebranych danych obserwacyjnych możemy wykrywać coraz więcej. Jednocześnie im dokładniejsze będą założenia kolejnych obserwacji, tym trudniej będzie naturze nas w przyszłości zaskoczyć.

Trzy, a nawet cztery, planety z katalogu Kepler, które jednak są niewielkimi gwiazdami

Tym razem poszło o planetę, a raczej małą gwiazdę. Zespół astronomów z MIT zmienił status trzech obiektów z ponad 2700 wykrytych przez teleskop Kepler i zaklasyfikowanych dotychczas jako planety. Planety pozasłoneczne Kepler-854b, Kepler-840b oraz Kepler-699b okazały się niewielkimi gwiazdami. Ich średnica, wynosząca dwie do czterech średnic Jowisza, dyskwalifikuje je jako planety, czy nawet brązowe karły.

Rozmiar nie skaluje się liniowo wraz z masą obiektu. Dlatego brązowe karły choć wielokrotnie masywniejsze od Jowisza są niewiele od niego większe. A najmniejsze gwiazdy zwykle niewiele większe od brązowych karłów (fot: Planetkid32 / CC BY-SA 4.0)

Jest jeszcze czwarty obiekt, Kepler-747b, której rozmiar sięga 1,8 średnicy Jowisza. Jego status jest wciąż niepewny, a wiele wskazuje, że to również nie jest planeta. Czy jednak gwiazda? Tego wciąż nie wiadomo.

Zadacie pytanie, jakże można planetę pomylić z gwiazdą? Wszak planeta nie świeci jak gwiazda, a co najwyżej odbija światło, ewentualnie emituje promieniowanie podczerwone. A jednak, pozasłoneczne układy planetarne to obiekty wciąż bardzo trudne do dokładnych obserwacji dla naszych teleskopów.

Dziś 80% planet wykrywamy za pomocą tranzytów

Gdy wykrywana jest egzoplaneta, to najczęściej (w prawie 80% przypadków) dzieje się to z pomocą techniki tranzytów. Dziś znamy prawie 5000 potwierdzonych planetarnych kandydatek, z których wspomniane 2700 to odkrycia zrealizowane w misji Kepler. Do tego należy dołożyć jeszcze co najmniej dwa razy tyle niepotwierdzonych kandydatek. Zarówno z teleskopu Kepler jak i nowszego obserwatorium kosmicznego TESS.

Błąd w rozmiarze gwiazdy rodzi błąd w rozmiarze planety

Przy obserwacjach tranzytu, z analizy tego jak przesuwająca się przed tarczą gwiazdy planeta wpływa na osłabienie blasku tejże gwiazdy, możemy wywnioskować jej rozmiar. Tylko trzeba pamiętać, że precyzja tych szacunków zależy od tego jak dokładnie znamy rozmiar przesłanianej gwiazdy.

Ten możemy wywnioskować między innymi z pomiarów astrometrycznych (z których wynika odległość gwiazd) w połączeniu z innymi obserwacjami gwiazdy. Z kolei to jak tę precyzję jesteśmy w stanie oszacować zależy również od tego jak precyzyjnymi technikami weryfikacji dysponujemy.

Zmiana statusu planet na gwiazdy stała się możliwa dzięki danym z teleskopu Gaia

W czasach obserwacji prowadzonych przez obserwatorium kosmiczne Kepler oraz ich weryfikacji nasza znajomość odległości niektórych gwiazd, wokół których wykryto planety, była gorsza niż obecnie, gdy mamy do dyspozycji bogaty katalog danych z teleskopu Gaia. Tak, to to samo obserwatorium, które niedawno „sfotografowało” teleskop kosmiczny Webb.

Katalog Gaia w obecnej postaci pozwala na określenie odległości do 1,5 miliarda obiektów poza Układem Słonecznym

Dane uzyskane z Gaia pozwoliły na weryfikację własności macierzystych gwiazd dla planet w katalogu Keplera. De facto nie było to działanie planowane. Astronomowie realizowali wcześniej inny projekt, który dał zaskakujące wyniki w przypadku Kepler-854b, jednej ze wspomnianych planet-gwiazd. I wtedy pojawił się pomysł, by sięgnąć po aktualniejsze dane z katalogu Gaia. A przy okazji przejrzeć na okoliczność podobnych anomalii szerszą bazę obiektów.

Ostatecznie w przypadku trzech (czterech) wspomnianych obiektów, odkryto pomyłki w oszacowaniu rozmiarów na tyle duże, że egzoplanety straciły miano planet, a stały się niewielkimi gwiazdami.

Niewielkimi, czyli zarazem bardzo słabo świecącymi w porównaniu z ich towarzyszkami. Taka słaba gwiazda do ogólnego blasku obserwowanego z Ziemi układu dwóch gwiazd niewiele się dokłada, dlatego stwierdzenie wprost, że drugi obiekt jest gwiazdą, a nie planetą nie jest łatwe na przykład bez dokładnych obserwacji spektroskopowych.

Błąd obserwacyjny zasługujący na napiętnowanie? Nie. To zwykła kolej rzeczy

Choć katalog planet pozasłonecznych skurczył się o trzy, ewentualnie cztery, obiekty nie należy tego rozpatrywać w kategorii porażki. Wręcz przeciwnie należało się spodziewać, że nawet potwierdzone obiekty planetarne po weryfikacji mogą kiedyś stracić swój status. Nie należy też tracić zaufania do astronomii.

To normalne, że z czasem nasza wiedza będzie dokładniejsza i pewne fakty będzie trzeba poddać weryfikacji. Nie oznacza to, że cały pogląd na otaczający nas Wszechświat ulegnie zmianie. Tylko ta część, której jeszcze dokładnie nie poznaliśmy. Kiedyś wystarczyła nam wiedza, że na Marsie są kanały. Dziś, by dobrze dobrać miejsce lądowania pojazdu z Ziemi, trzeba dokładniejszych obserwacji. Ale Mars tak jak kiedyś był 4 planetą Układu Słonecznego, tak wciąż nią jest.

Tym razem astronomowie zmienili status obiektu pozasłonecznego, ale nie wpłynęło to na fakt, że obiega on gwiazdę. Tylko nie jako planeta, a towarzysząca mniejsza gwiazda. Gdy się dokładniej przyjrzycie otaczającemu nas światu technologii, dostrzeżecie analogie.

Źródło: MIT, inf. własna, fot wejściowe: NASA / Michael Bachofner