Bildkredit: NASA
Ett team av astronomer har vägt en grupp planeter som kretsar kring en pulsar genom att mäta deras banor exakt. Det ovanliga är att avståndet mellan planeterna nästan exakt matchar avståndet mellan Merkurius, Venus och Jorden - vilket gör detta bisarra system till det mest likartade vårt eget solsystem hittills upptäckt. Pulsaren, 1257 + 12, upptäcktes för 13 år sedan med Arecibo-radioteleskopet.
För första gången har planeterna som kretsar kring en pulsar "vägt" genom att mäta exakt variationer under den tid det tar dem att slutföra en bana, enligt ett team av astronomer från California Institute of Technology och Pennsylvania State University.
Rapportering vid American Astronomical Society sommarmöte meddelade idag Caltechs postdoktoriska forskare Maciej Konacki och Penn State astronomiprofessor Alex Wolszczan att massor av två av de tre kända planeterna kretsar kring en snabbt snurrande pulsar 1500 ljusår bort i konstellationen Jungfrun uppmätt med framgång. Planeterna är 4,3 och 3,0 gånger jordens massa, med ett fel på 5 procent.
De två uppmätta planeterna är nästan i samma omloppsplan. Om den tredje planeten är planplan med de andra två är den ungefär dubbelt månens massa. Dessa resultat ger övertygande bevis på att planeterna måste ha utvecklats från en skiva med materie som omger pulsaren, på ett sätt som liknar det som planeras för planeter runt solliknande stjärnor, säger forskarna.
De tre pulsarplaneterna, med sina banor fördelade i nästan exakt proportion till avståndet mellan Merkurius, Venus och Jorden, utgör ett planetsystem som förvånansvärt liknar utseendet till det inre solsystemet. De är uppenbarligen föregångarna till alla jordliknande planeter som kan upptäckas runt närliggande solliknande stjärnor av de framtida rymdinterferometrarna som Space Interferometry Mission eller Terrestrial Planet Finder.
”Överraskande nog liknar det planetariska systemet runt pulsaren 1257 + 12 vårt eget solsystem mer än något extrasolärt planetsystem som upptäcktes kring en solliknande stjärna,” sade Konacki. "Detta antyder att planetbildning är mer universell än förväntat."
De första planeterna som kretsade runt en annan stjärna än solen upptäcktes av Wolszczan och Frail runt en gammal, snabbt snurrande neutronstjärna, PSR B1257 + 12, under en stor sökning efter pulsars som genomfördes 1990 med det jätte, 305 meter långa Arecibo radioteleskopet. Neutronstjärnor är ofta observerbara som radiopulsare, eftersom de avslöjar sig som källor till mycket periodiska, pulsliknande utbrott av radioutsläpp. De är extremt kompakta och täta rester från supernovaexplosioner som markerar dödsfallen till massiva, normala stjärnor.
Den utsökta precisionen på millisekund pulsars erbjuder en unik möjlighet att söka efter planeter och till och med stora asteroider som kretsar kring pulsaren. Denna "pulsar timing" -metod är analog med den välkända Doppler-effekten som så framgångsrikt används av optiska astronomer för att identifiera planeter runt stjärnor i närheten. I huvudsak inducerar det kretsande objektet reflexrörelse till pulsaren vilket resulterar i störande ankomsttider för pulserna. Men precis som Doppler-metoden är pulsartimingmetoden känslig för stjärnrörelser längs siktlinjen, pulsartimingen kan bara upptäcka pulsartidvariationer orsakade av en pulsar wobble längs samma linje. Konsekvensen av denna begränsning är att man bara kan mäta en projicering av planetrörelsen på siktlinjen och inte kan bestämma banans verkliga storlek.
Strax efter upptäckten av planeterna runt PSR 1257 + 12, insåg astronomer att de tyngre två måste interagera gravitationellt på ett mätbart sätt, på grund av en nära 3: 2-blandbarhet av sina 66,5- och 98,2-dagars omloppsperioder. Eftersom storleken och det exakta mönstret av störningar som härrör från detta nästan resonansförhållande beror på en ömsesidig orientering av planetbanor och planetmassor, kan man i princip extrahera denna information från exakta tidsobservationer.
Wolszczan visade genomförbarheten av detta tillvägagångssätt 1994 genom att visa närvaron av den förutsagda störningseffekten vid tidpunkten för planeten pulsar. I själva verket var det den första observationen av en sådan effekt utöver solsystemet, där resonanser mellan planeter och planetarsatelliter ofta observeras. Under de senaste åren har astronomer också upptäckt exempel på gravitationsinteraktioner mellan jätteplaneter runt normala stjärnor.
Konacki och Wolszczan använde resonans-interaktionstekniken på de mikrosekund-precisionsstimtobservationer av PSR B1257 + 12 som gjordes mellan 1990 och 2003 med det jätte Arecibo-radioteleskopet. I ett papper som ska visas i Astrophysical Journal Letters, visar de att den planetära perturbationssignaturen som kan upptäckas i tidsdata är tillräckligt stor för att få överraskande noggranna uppskattningar av massorna av de två planeterna som kretsar kring pulsaren.
De mätningar som utförts av Konacki och Wolszczan tar bort en möjlighet att pulsarplaneterna är mycket mer massiva, vilket skulle vara fallet om deras banor var orienterade mer "face-on" med avseende på himlen. I själva verket representerar dessa resultat den första otvetydiga identifieringen av jordstorlekar som skapats från en protoplanetärisk skiva bortom solsystemet.
Wolszczan sade: "Denna upptäckt och den slående likheten mellan pulsarsystemets utseende och det inre solsystemet är en viktig riktlinje för att planera framtida sökningar efter jordliknande planeter runt stjärnor i närheten."
Originalkälla: Caltech News Release
