Planeta TOI-2535 b „zniknęła”: przechyliła się jej orbita

Przez siedem lat satelita TESS notował regularne przyciemnienia gwiazdy TOI-2535, wywoływane przez przechodzącą przed nią planetę. W 2026 roku sygnał zniknął. Z analizy astronomów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) wynika, że planeta nie przepadła: jej orbita przechyliła się tak, że z Ziemi nie widać już jej przejść na tle gwiazdy.

*Wizja artystyczna dziesięciu gorących jowiszów badanych teleskopami Hubble’a i Spitzera. TOI-2535 b należy do tej samej klasy planet, lecz nie jest na ilustracji. Źródło: NASA/ESA*

Jak wykrywa się tranzyty

TESS nie fotografuje planet, lecz mierzy jasność gwiazd. Gdy planeta przechodzi przed tarczą swojej gwiazdy, blask gwiazdy na krótko słabnie. Takie zjawisko nazywamy tranzytem. Warunek jest wymagający: gwiazda, planeta i obserwator muszą leżeć niemal na jednej linii. Wystarczy niewielka zmiana nachylenia orbity, by tranzyty stały się krótsze i płytsze, a w końcu całkiem ustały. Brak tranzytu nie oznacza więc braku planety.

TOI-2535 b to gorący jowisz, czyli gazowy olbrzym krążący tuż przy swojej gwieździe. Znajduje się około tysiąca lat świetlnych od nas i obiega gwiazdę w ciągu około 8,2 doby. To ponad dziesięć razy szybciej niż Merkury okrąża Słońce.

Siedem lat danych i nagły brak tranzytów

Dane z pięciu sektorów TESS, zebrane od kwietnia 2019 do marca 2026 roku, pokazały, że planeta nie chodzi jak w zegarku. Momenty tranzytów odbiegały od przewidywań nawet o sześć godzin w obie strony. Jednocześnie przejścia z roku na rok skracały się i słabły, aż w 2026 roku nie udało się wykryć żadnego. Zespół przeszukał dane pod kątem możliwych przesunięć czasowych i sprawdzał, czy potrafi odzyskać wstawione do nich sztuczne tranzyty.

Obserwacje uzupełniające potwierdziły, że to planeta. Należały do nich pomiary prędkości radialnych, czyli drobnych przesunięć widma gwiazdy wywołanych przyciąganiem planet, wykonane spektrografem NEID na 3,5-metrowym teleskopie WIYN w Obserwatorium Kitt Peak. Wykluczono m.in. towarzyszącą gwiazdę zaćmieniową.

Niewidoczny sąsiad i kołysanie orbity

Wyjaśnieniem jest precesja orbity (dokładniej: jej węzłów), czyli powolne obracanie się płaszczyzny orbity, jak oś wirującego bączka. Według zespołu Samuela Yee i Erika Petigury z UCLA planetę przyciąga druga, niewidoczna planeta, której orbita jest nachylona względem orbity TOI-2535 b. Obie orbity wzajemnie się kołyszą, aż tor TOI-2535 b przesunął się poza naszą linię widzenia. Planeta wciąż okrąża gwiazdę, tyle że nie przechodzi już na jej tle. Istnienie sąsiadki wynika z zachowania TOI-2535 b, a nie z jej bezpośredniej obserwacji.

Petigura porównuje to do zaćmień. Gdyby orbita Księżyca leżała dokładnie w płaszczyźnie orbity Ziemi wokół Słońca, zaćmienia zdarzałyby się co miesiąc. – Orbita planety przechyla się tak szybko, że tranzyt zniknął, gdy go obserwowaliśmy – powiedział Yee. Według artykułu to pierwsza planeta wokół pojedynczej gwiazdy, której tranzyty ustały w ten sposób na oczach astronomów. Skala czasowa precesji wynosi według modeli 30–50 lat i mniej więcej tyle może potrwać, zanim tranzyty powrócą. Niewidoczny sąsiad może wcześniej przejść przed gwiazdą.

Dlaczego to ważne i co dalej

Gorące jowisze to zagadka, bo gazowe olbrzymy powstają raczej daleko od gwiazdy, gdzie jest dość lodu. Później musiały się więc do niej zbliżyć. Możliwe są dwie drogi. Pierwsza jest gwałtowna: planeta trafia na wydłużoną orbitę, na przykład po bliskim spotkaniu z innym ciałem, a oddziaływanie z gwiazdą stopniowo zacieśnia jej tor. Druga jest spokojna: planeta dryfuje ku gwieździe razem z dyskiem gazu i pyłu otaczającym młodą gwiazdę, co powinno zostawić układ płaski, bez dużych nachyleń orbit. Według Yee obecność bliskiego sąsiada sugeruje, że TOI-2535 b prawdopodobnie zbliżała się do gwiazdy powoli, po spirali, a nie została gwałtownie rzucona na ciasną orbitę. Nie wiadomo jeszcze, skąd wzięło się nachylenie orbit, skoro dysk gazowy zwykle je wygasza.

Tożsamość sąsiada pozostaje niepewna. Testy długoterminowej stabilności sprzyjają konfiguracjom bliskim rezonansom orbitalnym 2:1 lub 3:2, czyli takim, w których okresy obiegu mają się do siebie jak małe liczby całkowite (np. gdy wewnętrzna planeta wykonuje dwa obiegi, zewnętrzna jeden). Modele zwykle wskazują na gazowego olbrzyma, ale jego masa, odległość i nachylenie orbity pozostają niepewne. Nie można też wykluczyć kilku niewidocznych planet. Najpilniejsze są teraz gęstsze serie pomiarów prędkości radialnych, bo bez tranzytów to one pomogą namierzyć towarzysza. Autorzy zauważają też, że same dane TESS z czterech lat nie pozwoliłyby pewnie wykryć zmian czasu trwania tranzytów. Zadecydowała długa seria obserwacji.

Źródła

GŁÓWNE: