Sistem enam planet ekstrasurya yang membingungkan dengan gerakan ritmis menantang teori tentang bagaimana planet terbentuk

Hari Bumi NASA 2018-04-19T00: 00: 00Z

Bumi Kuno, Peristiwa Bumi Alien 2014-08-20T00: 00: 00Z

eso 1515 – Rilis Sains

22 Januari 2021

Menggunakan kombinasi teleskop, termasuk Teleskop Sangat Besar dari Observatorium Selatan Eropa (ESO's VLT), para astronom telah mengungkapkan sistem yang terdiri dari enam exoplanet, lima di antaranya terkunci dalam ritme langka di sekitar bintang pusatnya. Para peneliti percaya bahwa sistem tersebut dapat memberikan petunjuk penting tentang bagaimana planet, termasuk planet di Tata Surya, terbentuk dan berevolusi.

Pertama kali tim mengamati TOI – 89, beberapa bintang 151 tahun cahaya di konstelasi Sculptor, mereka mengira telah melihat dua planet yang mengelilinginya di orbit yang sama. Namun, pengamatan lebih dekat mengungkapkan sesuatu yang sama sekali berbeda. “ Melalui pengamatan lebih lanjut kami menyadari bahwa tidak ada dua planet yang mengorbit bintang pada jarak yang kira-kira sama darinya, melainkan beberapa planet dalam konfigurasi yang sangat khusus, ”kata Adrien Leleu dari Université de Genève dan University of Bern, Swiss, yang memimpin studi baru tentang sistem yang diterbitkan hari ini di Astronomi & Astrofisika .

Penelitian baru telah mengungkapkan bahwa sistem ini menawarkan enam exoplanet dan semuanya tapi yang paling dekat dengan bintang terkunci dalam tarian ritmis saat mereka bergerak dalam orbitnya. Dengan kata lain, mereka beresonansi. Ini berarti bahwa ada pola yang berulang saat planet mengelilingi bintang, dengan beberapa planet menyelaraskan setiap beberapa orbit. Resonansi serupa diamati pada orbit tiga bulan Jupiter: Io, Europa dan Ganymede. Io, yang paling dekat dari ketiganya dengan Jupiter, menyelesaikan empat orbit penuh di sekitar Jupiter untuk setiap orbit yang dibuat oleh Ganymede, terjauh, dan dua orbit penuh untuk setiap orbit yang dibuat Europa.

Lima exoplanet terluar TOI – 89 mengikuti sistem yang jauh lebih kompleks rantai resonansi , salah satu yang terpanjang yang pernah ditemukan di sistem planet. Sementara tiga bulan Jupiter berada dalam resonansi 4: 2: 1, lima planet terluar di TOI – 89 sistem mengikuti 14 : 9: 6: 4: 3 rantai: sedangkan planet kedua dari bintang (yang pertama dalam rantai resonansi) selesai 14 orbit, planet ketiga dari bintang (rantai kedua) menyelesaikan 9 orbit, dan seterusnya. Faktanya, para ilmuwan awalnya hanya menemukan lima planet dalam sistem, tetapi dengan mengikuti ritme resonansi ini mereka menghitung di mana di orbitnya planet tambahan akan berada ketika mereka selanjutnya memiliki jendela untuk mengamati sistem.

Lebih dari sekadar keingintahuan orbital, tarian planet resonan ini memberikan petunjuk tentang masa lalu sistem. “ Orbit dalam sistem ini tertata dengan sangat baik kami bahwa sistem ini telah berevolusi cukup lembut sejak kelahirannya , ”Jelas rekan penulis Yann Alibert dari University of Bern. Jika sistem ini telah terganggu secara signifikan di awal masa hidupnya, misalnya oleh tumbukan raksasa, konfigurasi orbit yang rapuh ini tidak akan bertahan.

Gangguan dalam sistem ritme

Tetapi meskipun pengaturan orbitnya rapi dan teratur , kepadatan planet “ jauh lebih tidak teratur, ”kata Nathan Hara dari Université de Genève, Swiss, yang juga terlibat dalam penelitian ini. “ Tampaknya ada planet yang padat seperti Bumi di sebelah planet yang sangat halus dengan setengah kepadatan Neptunus, diikuti oleh planet dengan kepadatan Neptunus. Ini bukan hal yang biasa kita lakukan. ”Dalam Tata Surya, misalnya, planet-planet tersusun rapi, dengan planet berbatu yang lebih padat lebih dekat ke bintang pusat dan planet gas halus dan kepadatan rendah lebih jauh ke luar.

“ Kontras antara harmoni ritme gerakan orbital dan kepadatan yang tidak teratur ini tentu saja menantang pemahaman kita tentang pembentukan dan evolusi sistem planet , ”kata Leleu.

Teknik penggabungan

Untuk menyelidiki arsitektur sistem yang tidak biasa, tim menggunakan data dari Eropa Satelit CHEOPS Badan Antariksa, di samping daratan Instrumen ESPRESSO pada VLT ESO dan NGTS dan SPECULOOS , keduanya berlokasi di Observatorium Paranal ESO di Chili. Karena exoplanet sangat sulit dikenali secara langsung dengan teleskop, astronom harus mengandalkan teknik lain untuk mendeteksinya. Metode utama yang digunakan adalah transit pencitraan – mengamati cahaya yang dipancarkan oleh bintang pusat, yang meredup saat planet ekstrasurya lewat di depannya saat diamati dari Bumi – dan kecepatan radial – mengamati spektrum cahaya bintang untuk mencari tanda-tanda kecil goyangan yang terjadi sebagai exoplanet bergerak dalam orbitnya. Tim menggunakan kedua metode untuk mengamati sistem: CHEOPS, NGTS dan SPECULOOS untuk transit dan ESPRESSO untuk kecepatan radial.

Dengan menggabungkan dua teknik, para astronom dapat mengumpulkan informasi penting tentang sistem dan planetnya, yang mengorbit bintang pusatnya lebih dekat dan jauh lebih cepat daripada Bumi yang mengorbit Matahari. Yang tercepat (planet terdalam) menyelesaikan orbit hanya dalam beberapa hari, sedangkan yang paling lambat membutuhkan waktu sekitar sepuluh kali lebih lama. Enam planet memiliki ukuran mulai dari sekitar satu hingga sekitar tiga kali ukuran Bumi, sedangkan massa mereka 1,5 hingga 24 kali massa Bumi. Beberapa planet berbatu, tetapi lebih besar dari Bumi – planet ini dikenal sebagai Bumi Super. Lainnya adalah planet gas, seperti planet luar di Tata Surya kita, tetapi ukurannya jauh lebih kecil – ini dijuluki Mini-Neptunes.

Meskipun tidak satupun dari enam exoplanet yang ditemukan terletak di zona layak huni bintang, para peneliti menyarankan bahwa, dengan melanjutkan rantai resonansi, mereka mungkin menemukan planet tambahan yang mungkin ada di atau sangat dekat dengan zona ini. ESO Teleskop Sangat Besar (ELT), yang diatur untuk mulai beroperasi dekade ini, akan dapat secara langsung menggambarkan eksoplanet berbatu di zona layak huni bintang dan bahkan mencirikan atmosfernya, menghadirkan kesempatan untuk mengenal sistem seperti TOI – 89 dengan lebih detail.

Informasi lebih lanjut

Penelitian ini disajikan dalam makalah “ Enam planet transit dan rantai resonansi Laplace di TOI – 89 ”untuk muncul di Astronomi & Astrofisika (doi: 00. 1051 / – 2102 / 202039767) .

Tim ini terdiri dari A. Leleu (Observatoire Astronomique de l ' Université de Genève, Swiss [UNIGE], Universitas Bern, Swiss [Bern]), Y. Alibert (Bern), NC Hara (UNIGE), MJ Hooton (Bern), TG Wilson (Pusat Ilmu Exoplanet, Sekolah SUPA Fisika dan Astronomi, Universitas St Andrews, Inggris [St Andrews]), P. Robutel (IMCCE, UMR 8028 CNRS, Observatoire de Paris, Prancis [IMCCE]), J.-B Delisle (UNIGE), J. Laskar (IMCCE), S. Hoyer (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, Prancis [AMU]), C. Lovis (UNIGE ), EM Bryant (Departemen Fisika, Universitas Warwick, Inggris [Warwick], Pusat Eksoplanet dan Hunian, Universitas Warwick [CEH]), E. Ducrot (Unit Penelitian Astrobiologi , Université de Liège, Belgia [Liège]), J.Cabrera (Institut Penelitian Planetary, Pusat Dirgantara Jerman (DLR), Berlin, Jerman [Institute of Planetary Research, DLR]), J. Acton (Sekolah Fisika dan Astronomi, Universi ty 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, Chili), D.R Anderson (Warwick , CEH), D. Angerhausen (ETH Zürich, Institut Fisika Partikel dan Astrofisika), G. Anglada Escudé (Institut de Ciències de l'Espai [ICE, CSIC], Bellaterra , Spanyol, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya [IEEC], Barcelona, Spanyol), J. Asquier (ESTEC, ESA, Noordwijk, Belanda [ESTEC]), D. Barrado (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia [CSIC-INTA], Madrid, Spanyol), SCC Barros (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), W. Baumjohann (Lembaga Penelitian Luar Angkasa, Akademi Ilmu Pengetahuan Austria, Austria), D. Bayliss (Warwick, CEH), M. Beck (UNIGE), T. Beck (Bern) A. Bekkelien (UNIGE), W. Benz (Bern, Pusat untuk Ruang dan Hunian, Bern, Swiss [CSH]), N. Billot (UNIGE), A. Bonfanti (IWF), X. Bonfils (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Prancis), F. Bouchy (UNIGE), V. Bourrier (UNIGE), G. Boué (IMCCE), A. Brandeker (Departemen Astronomi, Universitas Stockholm, Swedia), C. Broeg (Bern), M. Buder (Institut Sistem Sensor Optik, Pusat Dirgantara Jerman (DLR) [Institute of Optical Sensor Systems, DLR]), A.Burdanov (Liège, Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer dan Planet, Institut Teknologi Massachusetts, AS), MR Burleigh (Leicester), T. Bárczy (Admatis, Miskok, Hongaria), AC Cameron (St Andrews), S. Chamberlain (Leic ester), S. Charnoz (Université de Paris, Institut de fisique du globe de Paris, CNRS, Prancis), BF Cooke (Warwick, CEH), C. Corral Van Damme (ESTEC), ACM Correia (CFisUC, Departemen Fisika, Universitas Coimbra, Portugal, IMCCE, UMR 8028 CNRS, Observatoire de Paris, Prancis), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia [INAF Trieste]), M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italia [IEEC] ), MB Davies (Lund Observatory, Dept. of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, Swedia), M. Deluil (AMU), L. Delrez (AMU, Space sciences, Technologies and Astrophysics Research [STAR] Institut, Université de Liège, Belgia, UNIGE), ODS Demangeon (IA), B.-O. Demory (CSH), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), G. Di. Persio (INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italia), 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 (Institut Penelitian Luar Angkasa, Akademi Ilmu Pengetahuan Austria, Graz, Austria [IWF]), M. Fridlund (Observatorium Leiden, Universitas Leiden, Belanda, Departemen Luar Angkasa, Bumi dan Lingkungan, Universitas Teknologi Chalmers, Observatorium Luar Angkasa Onsala, Swedia [Chalmers]), D. Futyan (UNIGE), D. Gandolfi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Italia), A. García Muñoz (Pusat Astronomi dan Astrofisika, Universitas Teknik Berlin, Jerman), L. Garcia (Liège), S. Gill (Warwick, CEH), E. Gillen (Unit Astronomi, Universitas Queen Mary London, Inggris, Cavendish Laboratory, Cambridge, Inggris [Cavendish Laboratory]), M. Gillon (Liè ge), MR Goad (Leicester), JI González Hernández (IAC, ULL), M. Guedel (Universitas Wina, Departemen Astrofisika, Austria), MN Günther (Departemen Fisika dan Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute Teknologi, AS), J. Haldemann (Bern), B.Henderson (Leicester), K. Heng (CSH), AE Hogan (Leicester), E. Jehin (STAR), JS Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile , Santiago, Chili, Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), Santiago, Chili), A. Jordán (Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Santiago, Chili, Millennium Institute for Astrophysics, Chili), L. Kiss ( Konkoly Observatory, Research Center for Astronomy and Earth Sciences, Budapest, Hungary), MH 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. Lecaveli er des Etangs (Institut d'astrophysique de Paris, UMR 7095 CNRS, Université Pierre & Marie Curie, Paris, Prancis), M. Lendil (UNIGE), J Lillo-Box (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), kampus ESAC, Madrid, Spanyol), G.Lo Curto (ESO Vitacura), D. Magrin (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia [INAF Padova]), CJAP Martins (IA, CAUP), PFL Maxted (Astrophysics Group, Keele University, Inggris), J.McCormac (Warwick), A . Mehner (ESO Vitacura), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italia), P. Molaro (INAF Trieste, IFPU Trieste), M. Moyano (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chili), CA Murray (Laboratorium Cavendish), V. Nascimbeni (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), NJ Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), G.Olofsson (Departemen Astronomi , Stockholm University, Swedia), HP Osborn (CSH, Departemen Fisika dan Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. Oshagh (IAC, ULL), R. Ottensam er (Departemen Astrofisika, Universitas Wina, Austria), I. Pagano (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italia), E. Pallé (IAC, ULL), P. P. Pedersen (Laboratorium Cavendish), F. A. Pepe (UNIGE), C.M. Persson (Chalmers), G. Peter (Institut Sistem Sensor Optik, Pusat Dirgantara Jerman (DLR), Berlin, Jerman), G. Piotto (INAF Padova, Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Università degli Studi di Padova, Italia), G. Polenta (Pusat Data Ilmu Antariksa, Roma, Italia), D. Pollacco (Warwick), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF (Telescopio Nazionale Galileo), La Palma, Spanyol, INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italia), FJ Pozuelos (Liège, STAR), F. Pozuelos (Liège, STAR), D. Queloz (UNIGE, Cavendish Laboratory), R. Ragazzoni (INAF Padova), N. Rando (ESTEC), F Ratti (ESTEC), H. Rauer (Institut Penelitian Planet, DLR), L. Raynard (Leicester), R. Rebolo (IAC, ULL), C. Reimers (Departemen Astrofisika, Universitas Wina, Austria), I .Ribas (Institut de Ciències de l'Espai (ICE, CSIC), Spanyol, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spanyol), NC Santos (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), G . Scandariato (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italia), J. Schneider (Paris Observatory, Prancis), D. Sebastian (Sekolah Astronomi Fisika, Universitas Birmingham, Inggris [Birmingham]), M. Sestovic (CSH), AE Simon (Bern), AMS Smith (Institut Penelitian Planet, DLR), SG Sousa (IA), A Sozzetti (INAF Torino), M. Steller (IWF), A. Suárez Mascareño (IAC, ULL), GM Szabó (ELTE Eötvös Loránd University, Gothard Astrophysical Observatory, Hongaria, MTA-ELTE Exoplanet Research Group, Hongaria), D Ségransan (UNIGE), N. Thomas (Bern), S. Thompson (Laboratorium Cavendish), RH Tilbrook (Leicester), A. Triaud (Birmingham), S. Udry (UNIGE), V. Van Grootel (STAR), H. Venus (Institut Sistem Sensor Optik, DLR), F.Verrecchia (Pusat Data Sains Luar Angkasa, ASI, Roma, Italia, INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), JI Vines (Camino El Observatorio [Liège] , Santiago, Chili), NA Wa lton (Institut Astronomi, Universitas Cambridge, Inggris), RG West (Warwick, CEH), PK Wheatley (Warwick, CEH), D. Wolter (Institut Penelitian Planet, DLR), MR Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología (CSIC) -INTA), Madrid, Spanyol).

ESO adalah organisasi astronomi antar pemerintah terkemuka di Eropa dan yang paling produktif di dunia. observatorium astronomi berbasis darat sejauh ini. Memiliki 16 Negara Anggota: Austria, Belgia, Republik Ceko, Denmark, Prancis, Finlandia, Jerman, Irlandia, Italia, Belanda, Polandia, Portugal, Spanyol, Swedia, Swiss dan Inggris Raya, bersama dengan negara tuan rumah Chili dan dengan Australia sebagai Strategi Pasangan. ESO melaksanakan program ambisius yang berfokus pada desain, konstruksi, dan pengoperasian fasilitas pengamatan berbasis darat yang memungkinkan para astronom membuat penemuan ilmiah penting. ESO juga memainkan peran utama dalam mempromosikan dan mengatur kerja sama dalam penelitian astronomi. ESO mengoperasikan tiga situs pengamatan kelas dunia yang unik di Chili: La Silla, Paranal dan Chajnantor. Di Paranal, ESO mengoperasikan Very Large Telescope dan Very Large Telescope Interferometer yang terkemuka di dunia serta dua teleskop survey, VISTA yang bekerja di inframerah dan VLT Survey Telescope cahaya tampak. Juga di Paranal ESO akan menjadi tuan rumah dan mengoperasikan Cherenkov Telescope Array South, observatorium sinar gamma terbesar dan paling sensitif di dunia. ESO juga merupakan mitra utama dalam dua fasilitas di Chajnantor, APEX dan ALMA, proyek astronomi terbesar yang pernah ada. Dan di Cerro Armazones, dekat dengan Paranal, ESO sedang membangun 30 -Meter Teleskop Sangat Besar, ELT, yang akan menjadi “mata terbesar di langit”.