Penn State Alex Wolszczan, upptäckaren 1992 av de första planeterna som någonsin hittats utanför vårt solsystem, har nu upptäckt med Caltechs Maciej Konacki den minsta planeten som hittills upptäckts, i samma avlägsna planetariska system. Nedsänkt i ett utökat moln av joniserad gas kretsar den nya planeten om en snabbt snurrande neutronstjärna som kallas en pulsar. Upptäckten, som tillkännages under en presskonferens vid ett möte om planetbildning och upptäckt i Aspen, Colorado, den 7 februari, ger en förvånansvärt fullständig beskrivning av det pulsära planetariska systemet och bekräftar att det är anmärkningsvärt som en halvstor version av vårt eget solsystem? även om stjärnan är dessa planeter kretslopp helt annorlunda än vår sol.
"Trots de extrema förhållanden som måste ha existerat vid tidpunkten för att dessa planeter bildades, har naturen lyckats skapa ett planetsystem som ser ut som en nedskalad kopia av vårt eget inre solsystem," rapporterar Wolszczan. Stjärnan i mitten av detta system är en pulsar med namnet PSR B1257 + 12? den extremt täta och kompakta neutronstjärnan kvar från en massiv stjärna som dog i en våldsam explosion 1500 ljusår bort i stjärnbilden Virgo.
Wolszczan och hans kollegor hade tidigare upptäckt tre markplaneter runt pulsaren, med sina banor i en nästan exakt proportion till avståndet mellan Merkurius, Venus och Jorden. Den nyupptäckta fjärde planeten har en omloppsbana som är ungefär sex gånger större än den tredje planeten i systemet, vilket Konacki säger är otroligt nära det genomsnittliga avståndet från vår sol till vårt solsystemets asteroidbälte, beläget mellan banorna Mars och Jupiter .
”Eftersom våra observationer praktiskt taget utesluter en eventuell närvaro av en ännu mer avlägsen, massiv planet eller planeter runt pulsaren, är det mycket möjligt att den lilla fjärde planeten är den största medlemmen i ett moln av interplanetärt skräp i ytterkanten av pulsars planetariska systemet, en rest av den ursprungliga protoplanetära disken som skapade de tre inre planeterna, ”förklarar Wolszczan. Den lilla planeten, ungefär en femtedel av massan av Pluto, kan ha samma yttre gränsposition i sitt planetsystem som Pluto gör i vårt solsystem. "Överraskande nog liknar det planetariska systemet runt denna pulsar vårt eget solsystem mer än något extrasolärt planetsystem som upptäcktes runt en solliknande stjärna," säger Konacki.
För femton år sedan, innan Wolszczans upptäckt av de första extrasolära planeterna, undergav astronomer inte på allvar tanken att planeter kunde överleva runt pulsarer eftersom de skulle ha blästs med den ofattbara kraften från strålningen och resterna av deras exploderande moderstjärna. Sedan dess har Wolszczan, Konacki och kollegor gradvis upptäckt mysterierna för detta system av pulsarplaneter, med Arecibo-radioteleskopet i Puerto Rico för att samla in och analysera pulsar-timingdata. "Vi känner nu, med denna upptäckt, att den grundläggande inventeringen av detta planetsystem har slutförts," säger Wolszczan.
Dessa upptäckter har varit möjliga eftersom pulsars, särskilt de med den snabbaste snurrningen, uppför sig som mycket exakta klockor. "Stabiliteten i repetitionsfrekvensen för pulsarpulserna jämförs gynnsamt med precisionen för de bästa atomklockorna konstruerade av människor," förklarar Konacki. Mätningar av pulstiderna, kallad pulsartiming, ger astronomer en extremt exakt metod för att studera fysiken hos pulsars och för att upptäcka fenomen som uppstår i en pulsars miljö.
”En pulsar wobble på grund av omloppsbana planeter manifesterar sig genom variationer i pulsen ankomsttider, precis som en stjärna wobble kan upptäckas med den välkända Doppler-effekten som så framgångsrikt används av optiska astronomer för att identifiera planeter runt närliggande stjärnor genom skiftningar i deras spektral linjer, förklarar Wolszczan. "En viktig fördel med den fantastiska stabiliteten hos de pulsära klockorna, som uppnår precisionsnivåer bättre än en miljondel av en sekund, är att den här metoden gör det möjligt för oss att upptäcka planeter med massor ända ner till de stora asteroiderna."
Själva existensen av pulsarplaneterna kan representera övertygande bevis för att jordmassaplaneter bildar lika enkelt som gasjättarna som är kända för att existera omkring mer än 5 procent av de närliggande solliknande stjärnorna. Men Wolszczan säger, ”meddelandet från pulsarplaneterna kan lika gärna vara att bildandet av jordliknande planeter kräver speciella förhållanden, vilket gör sådana planeter till en sällsynthet. Till exempel finns det allt större bevis på att en närliggande supernovaexplosion kan ha spelat en viktig roll i vårt solsystem bildande. " Framtida rymdobservatorier, inklusive Kepler- och rymdsinterferometriuppdragen och Terrestrial Planet Finder, kommer att spela en avgörande roll för att göra en åtskillnad mellan dessa grundläggande alternativ.
