Kosmiczny test tożsamości. Tempo obrotu zdradza, czy to planeta czy „nieudana gwiazda”
Przez lata astronomowie mieli problem z odróżnieniem olbrzymich planet od brązowych karłów – obiektów zbyt masywnych, by uznać je za planety, ale zbyt małych, aby zapoczątkować fuzję jądrową jak gwiazdy. Ich jasność, temperatura i skład atmosfer często są niemal identyczne, co prowadzi do klasyfikacyjnego chaosu.
Przełom przynosi nowe badanie zespołu z Northwestern University. Naukowcy wskazują, że kluczem do rozwiązania tej zagadki może być… prędkość obrotu. Wyniki opublikowane w The Astronomical Journal sugerują, że gigantyczne planety wirują znacznie szybciej niż brązowe karły.
Badacze przeanalizowali dane dla sześciu egzoplanet i 25 brązowych karłów, korzystając z obserwacji w W. M. Keck Observatory. Dzięki zaawansowanej spektroskopii mogli uchwycić subtelne zmiany w widmie światła, które, poprzez efekt Dopplera, ujawniają tempo rotacji odległych obiektów.
Obie klasy obiektów nie tylko różnią się fizycznie
Po zestawieniu nowych i wcześniejszych danych wyłonił się wyraźny wzorzec: olbrzymie planety obracają się blisko swojej maksymalnej możliwej prędkości, natomiast brązowe karły robią to znacznie wolniej. To sugeruje, że obie klasy obiektów nie tylko różnią się fizycznie, ale też powstają w odmienny sposób.
Planety najprawdopodobniej formują się w dyskach gazu i pyłu wokół młodych gwiazd, gdzie zachowują dużą część swojego momentu pędu. Brązowe karły mogą natomiast powstawać jak gwiazdy w wyniku zapadania się chmur gazu, a ich silne pola magnetyczne działają jak hamulec, spowalniając rotację.
Dobrym przykładem jest układ HR 8799: jedna z tamtejszych planet, siedmiokrotnie masywniejsza od Jowisza, obraca się bardzo szybko, podczas gdy pobliski, cięższy brązowy karzeł wiruje nawet sześć razy wolniej. Co więcej, brązowe karły krążące wokół gwiazd okazują się jeszcze wolniejsze niż te samotne, dryfujące w przestrzeni.
Zdaniem autorów badania rotacja to swoisty „zapis kopalny” procesu formowania. Analiza tempa obrotu, w połączeniu z danymi o masie i składzie atmosfer, może stać się nowym, skutecznym narzędziem klasyfikacji kosmicznych obiektów.
To dopiero początek. Naukowcy planują rozszerzyć badania o tzw. samotne planety oraz dokładniejsze analizy chemiczne ich atmosfer. Wraz z rozwojem teleskopów przyszłości tempo obrotu może stać się jednym z kluczowych parametrów pozwalających zrozumieć historię powstawania całych układów planetarnych.
Źródło: Northwestern University
Czytaj też: Uzyskano rekordowe zimno. Naukowcy gotowi na polowanie na ciemną materię?
Grafika tytułowa: Frantisek Duris / Unsplash
