Astronomer upptäcker att det inte bara finns ett brett utbud av olika extrasolära planeter, utan det finns också olika typer av planetariska system. "Vi är inte längre i Kansas så långt som solsystem går", sa Barbara McDonald från University of Texas McDonald Observatory, vid American Astronomical Society-mötet i Miami, Florida idag. "Det spännande är att vi hittade ett annat multiplanet-system som inte alls liknar vårt eget."
En nära titt på Upsilon Andromedae-systemet med Hubble-rymdteleskopet, Hobby-Eberly-teleskopet och andra markbaserade teleskoper visar ett otäckt system där planeterna är lutade och har mycket lutande banor. Astronomerna hittade också en annan planet, och även en annan stjärna - det är troligtvis ett binärstjärnsystem.
Även med Plutos lutande bana ser vårt solsystem ut som ett hav av lugn jämfört med Upsilon Andromedae.
McDonald sade att dessa överraskande fynd kommer att påverka teorier om hur flerplanet-system utvecklas, och det visar att vissa våldsamma händelser kan hända för att störa planets banor efter att ett planetsystem bildats.
"Resultaten innebär att framtida studier av exoplanetära system kommer att vara mer komplicerade," sade hon. "Astronomer kan inte längre anta att alla planeter kretsar runt sin moderstjärna i ett enda plan." säger Barbara McArthur från University of Texas vid Austins McDonald Observatory.
I likhet med vår sol i dess egenskaper, ligger Upsilon Andromedae cirka 44 ljusår bort. Den är lite yngre, mer massiv och ljusare än solen. Under drygt ett decennium har astronomer visat att tre planeter av Jupiter-typen kretsar runt den gulvitstjärnan Upsilon Andromedae.
Men efter över tusen kombinerade observationer avslöjade McDonald och hennes team antydningar om att en fjärde planet, e, kretsar runt stjärnan mycket längre ut. De kunde också bestämma de exakta massorna av två av de tre tidigare kända planeterna, Upsilon Andromedae c och d. Mycket mer häpnadsväckande är dock att inte alla planeter kretsar runt denna stjärna i samma plan. Banorna i planeterna c och d lutar 30 grader med avseende på varandra. Denna forskning markerar första gången som den "ömsesidiga lutningen" av två planeter som kretsar kring en annan stjärna har uppmättts.
"Förmodligen hade Upsilon Andromedae samma formationsprocess som vårt eget solsystem, även om det kunde ha varit skillnader i den sena formationen som såg ut denna divergerande utveckling," sa McArthur. ”Förutsättningen för planetutvecklingen hittills har varit att planetariska system bildas på skivan och förblir relativt samplanära, som vårt eget system, men nu har vi uppmätt en betydande vinkel mellan dessa planeter som indikerar att detta inte alltid är fallet. ”
Fram till nu har den konventionella visdomen varit att ett stort gasmoln kollapsar ner för att bilda en stjärna, och planeter är en naturlig biprodukt av kvarvarande material som bildar en skiva. I vårt solsystem finns en fossil av den skapandehändelsen eftersom alla de åtta stora planeterna går i nästan samma plan. De yttersta dvärgplaneterna som Pluto är i lutande banor, men dessa har modifierats av Neptuns tyngdkraft och är inte inbäddade djupt i solens gravitationfält.
Så vad slog Upsilon Andromedae-systemet runt?
"Möjligheterna inkluderar interaktioner som inträffar från migrering av planeter inåt, utsprång av andra planeter från systemet genom spridning av planeten eller störning från moderstjärrens binära följeslagare, Upsilon Andromedae B," sade McArthur.
Eller, följeslagaren stjärna - en röd dvärg mindre massiv och mycket dunkare än solen - kan vara den skyldige. är.
"Vi har ingen aning om vad dess bana är", säger teammedlem Fritz Benedict. ”Det kan vara väldigt excentriskt. Kanske kommer det mycket nära varje gång. Det kan ta 10 000 år. ” En sådan nära passering av sekundärstjärnan kan gravitativt störa planeternas banor. ”
De två olika typerna av data som kombinerats i denna forskning var astrometri från Hubble Space Telescope och radiell hastighet från markbaserade teleskop.
Astrometri är mätningen av himmelkropparnas positioner och rörelser. McArthurs grupp använde en av de fina vägledningssensorerna (FGS) på Hubble-teleskopet för uppgiften. FGS: erna är så exakta att de kan mäta bredden på en fjärdedel i Denver från utsiktspunktet i Miami. Det var denna precision som användes för att spåra stjärnans rörelse på himlen orsakad av dess omgivande - och osynliga - planeter.
Radiell hastighet gör mätningar av stjärnans rörelse på himlen mot och bort från jorden. Dessa mätningar gjordes under en period av 14 år med markbaserade teleskop, inklusive två vid McDonald Observatory och andra vid Lick, Haute-Provence och Whipple Observatories. Radialhastigheten ger en lång baslinje av fundamentobservationer, vilket möjliggjorde den kortare varaktigheten, men mer exakta och fullständiga, Hubble-observationerna för att bättre definiera banorörelser.
Det faktum att teamet bestämde de planerade lutningarna i planeterna c och d gjorde det möjligt för dem att beräkna de exakta massorna för de två planeterna. Den nya informationen berättade för oss att vår åsikt om vilken planet är tyngre måste ändras. Tidigare lägsta massor för planeterna som givits genom radialhastighetsstudier sätter minsta massa för planet c vid 2 Jupiters och för planet d vid 4 Jupiters. De nya, exakta massorna som hittas av astrometri är 14 Jupiters för planet c och 10 Jupiters för planet d.
"Hubble-uppgifterna visar att radiell hastighet inte är hela historien," sade Benedict. "Det faktum att planeterna faktiskt vred i massa var riktigt söt."
Den fjärde planeten är så långt ute, att dess signal inte avslöjar sin kretslopp.
De 14 år med radiell hastighetsinformation som sammanställts av teamet avslöjade antyder att en fjärde planet med lång tid kan kretsa runt de tre nu kända. Det finns bara antydningar om den planeten eftersom den är så långt ut att den signal som den skapar ännu inte avslöjar en kretslopp i en bana. En annan sak i pusslet är lutningen till den innersta planeten, b, som skulle kräva precision astrometri 1000 gånger större än Hubbles, ett mål som kan uppnås med ett framtida rymduppdrag optimerat för interferometri.
Källor: HubbleSite, AAS Presskonferens
