När vi tänker på andra planetsystem tenderar vi att tro att de kommer att fungera enligt samma grundläggande regler som våra egna. I solsystemet kretsar planeterna nära solens ekvatorplan - vilket betyder runt ekvatorn. Solens rotationsaxel, dess polers riktning baserat på dess rotation, är också densamma som de flesta av planeterna (undantaget är Uranus, som roterar på sin sida).
Men om studiet av extrasolplaneter har lärt oss någonting, är det att universum är fullt av möjligheter. Tänk på stjärnan som kallas GJ436, en röd dvärg som ligger ungefär 33 ljusår från jorden. I flera år har astronomer visat att denna stjärna har en planet som uppträder mycket som en komet. Men enligt en ny studie som leddes av astronomer från universitetet i Genève (UNIGE) har denna planet också en mycket märklig bana.
Studien, med titeln "Orbital Misalignment of the Neptune-mass Exoplanet GJ 436b With the Spin of its Cool Star", dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Natur. Studien leddes av Vincent Bourrier från Geneva University Observatory och inkluderade medlemmar från universitetet i Grenoble Alpes, Tennessee State University och Center for Space and Habitability vid University of Bern.
GJ436 har redan varit källan till mycket vetenskapligt intresse, delvis tack vare upptäckten att dess enda bekräftade exoplanet har ett gasformigt kuvert som liknar en komet. Denna exoplanet, känd som GJ436b, observerades först 2004 med hjälp av mätningar av radiell hastighet som gjorts av Keck-observatoriet. 2007 blev GJ436b den första planeten i Neptunstorlek som är känd för att kretsa mycket nära sin stjärna (alias en "het Neptunus").
Och 2015 gjorde GJ436 b rubriker igen när forskare rapporterade att dess atmosfär avdunstade, vilket resulterade i ett gigantiskt moln runt planeten och en lång, släpande berättelse. Detta moln visade sig vara ett resultat av väte i planetens atmosfär som förångade, tack vare den extrema strålningen från sin stjärna. Detta aldrig tidigare sett fenomen betyder i huvudsak att GJ436 b ser ut som en komet.
Ett annat intressant faktum om denna planet är dess omloppshöjning, som astronomer har undrat över de senaste tio åren. Till skillnad från solsystemets planeter - vars banor till stor del är cirkulära - följer GJ436b en mycket excentrisk, elliptisk väg. Och som forskargruppen indikerade i sin studie, går inte planeten också i bana längs stjärnans ekvatorplan utan passerar nästan över dess poler.
Som Vincent Bourrier - en forskare vid institutionen för astronomi vid UNIGE: s naturvetenskapliga fakultet, en medlem av Europeiska forskningsrådets projekt FOUR ACES och huvudförfattaren till studien - förklarades i ett UNIGE-pressmeddelande:
”Denna planet befinner sig under enorma tidvattenkrafter eftersom den är otroligt nära sin stjärna, knappt 3% av avståndet mellan jorden och solen. Stjärnan är en röd dvärg vars livslängd är mycket lång, tidvattenkrafterna den framkallar borde sedan ha cirkulerat planets omloppsbana, men det är inte så!
Detta var särskilt intressant av många skäl. Å ena sidan är det den första instansen där en planet befanns ha en polär bana. Å andra sidan, att studera hur planeter kretsar runt en stjärna är ett bra sätt att lära sig mer om hur detta system bildades och utvecklades. Till exempel, om en planet har störts av passagen av en närliggande stjärna eller påverkats av närvaron av andra massiva planeter, kommer det att framgå av dess bana.
Som Christophe Lovis, en UNIGE-forskare och medförfattare till studien, förklarade:
"Även om vi redan har sett felanpassade planetbanor förstår vi inte nödvändigtvis deras ursprung, särskilt eftersom det här är första gången vi mäter arkitekturen för ett planetsystem runt en röd dvärg."
Hervé Beust, en astronom från University of Grenobles Alpes, var ansvarig för att göra orbitalberäkningarna på GJ436b. Som han antydde är den mest troliga förklaringen till GJ436bs bana existensen av en mer massiv och mer avlägsen planet i systemet. Även om denna planet för närvarande inte är känd, kan detta vara den första indikationen på att GJ436 är ett system med flera planeter.
"Om det är sant, så visar våra beräkningar att planeten inte bara skulle röra sig längs en cirkel runt stjärnan, som vi har känt i tio år, utan den borde också vara på en mycket lutande bana," sade han. "Det är exakt vad vi just mätte!"
En annan intressant takeaway från denna studie var förutsägelsen att planeten inte alltid har kretsat så nära sin stjärna. Baserat på deras beräkningar, hypoteser teamet att GJ436b kan ha migrerat över tid för att bli en ”förångande planet” som den är idag. Även här tros existensen av en ännu inte upptäckt följeslagare vara den mest troliga orsaken.
Som med alla exoplanetstudier har dessa fynd också konsekvenser för vår förståelse av solsystemet. Med tanke på framtiden hoppas laget att genomföra ytterligare studier av detta system i hopp om att avgöra om det finns en svårfångad planetkamrat att hitta. Dessa undersökningar kommer sannolikt att dra nytta av utplaceringen av nästa generations uppdrag, särskilt James Webb Space Telescope (JWST).
Som Bourier antydde: "Vårt nästa mål är att identifiera den mystiska planeten som har upprört detta planetsystem." Att lokalisera det kommer att vara ytterligare ett indirekt sätt på vilket astronomer upptäcker exoplaneter - bestämmer närvaron av andra planeter baserade på omloppshöjning av redan upptäckta sådana. Orbital lutningsmetoden, kanske?
