Billedkredit: NASA
Et team af astronomer har vejet en gruppe planeter, der kredser om en pulsar ved præcist at måle deres baner. Det usædvanlige er, at afstanden mellem planeterne næsten nøjagtigt stemmer overens med afstanden mellem Merkur, Venus og Jorden - hvilket gør dette bisarre system til det mest ligner vores eget solsystem hidtil opdaget. Pulsaren, 1257 + 12, blev opdaget for 13 år siden ved hjælp af Arecibo-radioteleskopet.
For første gang er planeterne, der kredser rundt om en pulsar, blevet "vejet" ved at måle præcist variationer i den tid det tager dem at gennemføre en bane, ifølge et team af astronomer fra California Institute of Technology og Pennsylvania State University.
Rapportering på sommermødet i American Astronomical Society, Caltech postdoktoriske forsker Maciej Konacki og Penn State astronomiprofessor Alex Wolszczan meddelte i dag, at masser af to af de tre kendte planeter, der kredser rundt om et hurtigt roterende pulsar 1.500 lysår væk i stjernebilledet Jomfruen med succes målt. Planeterne er 4,3 og 3,0 gange jordens masse med en fejl på 5 procent.
De to målte planeter er næsten i det samme orbitalplan. Hvis den tredje planet er co-plan med de andre to, er den cirka dobbelt så lang som månens masse. Disse resultater giver overbevisende bevis for, at planeterne skal have udviklet sig fra en disk med materie, der omgiver pulsaren, på en måde svarende til den, der er planlagt for planeter omkring sollignende stjerner, siger forskerne.
De tre pulsarplaneter med deres baner fordelt i næsten nøjagtigt forhold til afstandene mellem Merkur, Venus og Jorden, omfatter et planetarisk system, der forbløffende ligner udseende som det indre solsystem. De er helt klart forløbere for enhver jordlignende planeter, der muligvis kan opdages omkring nærliggende sollignende stjerner af de fremtidige ruminterferometre, såsom Space Interferometry Mission eller Terrestrial Planet Finder.
”Overraskende ligner det planetariske system omkring pulsaren 1257 + 12 vores eget solsystem mere end noget ekstrasolært planetarisk system opdaget omkring en sollignende stjerne,” sagde Konacki. "Dette antyder, at planetdannelse er mere universel end forventet."
De første planeter, der kredsede om en anden stjerne end solen, blev opdaget af Wolszczan og Frail omkring en gammel, hurtigt spinnende neutronstjerne, PSR B1257 + 12, under en stor søgning efter pulsarer, der blev udført i 1990 med det kæmpe, 305 meter lange Arecibo-radioteleskop. Neutronstjerner kan ofte observeres som radiopulsarer, fordi de afslører sig selv som kilder til meget periodiske, pulslignende bursts af radioemission. De er ekstremt kompakte og tætte rester fra supernova-eksplosioner, der markerer dødsfaldet til massive, normale stjerner.
Den udsøgte præcision af millisekund pulsarer giver en unik mulighed for at søge efter planeter og endda store asteroider, der kredser rundt om pulsaren. Denne "pulsar timing" -metode er analog med den velkendte Doppler-effekt, som så vellykket brugt af optiske astronomer til at identificere planeter omkring nærliggende stjerner. I det væsentlige inducerer det kredsløbende objekt refleksbevægelse til pulsaren, hvilket resulterer i forstyrrende ankomsttider for pulserne. Ligesom Doppler-metoden er den pulsære timing-metode imidlertid følsom overfor stjernebevægelser langs synslinjen, den pulsære timing kan kun detektere variationer i ankomsttidspunkt for puls forårsaget af en pulsar-vugge langs den samme linje. Konsekvensen af denne begrænsning er, at man kun kan måle en fremspring af planetbevægelsen på synslinjen og ikke kan bestemme den egentlige størrelse på bane.
Kort efter opdagelsen af planeterne omkring PSR 1257 + 12, indså astronomer, at de tyngre to må interagere tyngdekraft på en målbar måde på grund af en næsten 3: 2-betænkelighed af deres 66,5- og 98,2-dages orbitalperioder. Da størrelsen og det nøjagtige mønster af forstyrrelser, der er resultatet af denne næsten resonansbetingelse, afhænger af en gensidig orientering af planetariske kredsløb og af planetmasser, kan man i princippet udtrække denne information fra præcise tidsobservationer.
Wolszczan viste gennemførligheden af denne tilgang i 1994 ved at demonstrere tilstedeværelsen af den forudsagte forstyrrelseseffekt i timingen af planeten pulsar. Faktisk var det den første observation af en sådan effekt ud over solsystemet, hvor der ofte ses resonanser mellem planeter og planetarsatellitter. I de senere år har astronomer også påvist eksempler på gravitationsinteraktioner mellem gigantiske planeter omkring normale stjerner.
Konacki og Wolszczan anvendte resonans-interaktionsteknikken på de mikrosekund-præcise tidsobservationer af PSR B1257 + 12, der blev foretaget mellem 1990 og 2003 med det gigantiske Arecibo-radioteleskop. I en artikel, der skal vises i Astrophysical Journal Letters, demonstrerer de, at den planetariske forstyrrelsesignatur, der kan påvises i tidsdataene, er stor nok til at få overraskende nøjagtige skøn over masserne af de to planeter, der kredser om pulsaren.
Målingerne udført af Konacki og Wolszczan fjerner en mulighed for, at pulsarplaneterne er meget mere massive, hvilket ville være tilfældet, hvis deres baner blev orienteret mere "face-on" med hensyn til himlen. Disse resultater repræsenterer faktisk den første entydige identifikation af planter i jordstørrelse oprettet fra en protoplanetær disk ud over solsystemet.
Wolszczan sagde: "Denne konstatering og den markante lighed mellem pulsarsystemets udseende og det indre solsystem giver en vigtig retningslinje for planlægning af de fremtidige søgninger efter jordlignende planeter omkring stjerner i nærheden."
Original kilde: Caltech News Release
