Od 2010 roku realizowany jest projekt badań egzoplanet poprzez technikę chronometrażu ich tranzytów. Materiał obserwacyjny pozyskiwany jest w ramach szerokiej współpracy międzynarodowej z obserwatoriami między innymi w Hiszpanii, Bułgarii i Niemczech. W obserwacjach wykorzystywany jest także nasz 60-cm fotometryczny Teleskop Cassegraina. Celem projektu jest analiza odchyłek chronometrażowych generowanych w wyniku (1) oddziaływań pływowych pomiędzy planetą i jej gwiazdą lub (2) perturbacji grawitacyjnych od dodatkowych planet, które nie zostały dotychczas wykryte innymi metodami obserwacyjnymi.
Badania statystyczne pokazują, że planety tranzytujące o masach i rozmiarach podobnych do Jowisza, obiegające swoje gwiazdy w czasie krótszym niż 10 dni – tzw. gorące jowisze, stanowią nieliczną grupę pośród układów planetarnych. Orbity części z nich posiadają niezerowy mimośród, co jest zaskakujące biorąc pod uwagę, że czas ukołowienia orbity wskutek oddziaływań planeta-gwiazda jest zwykle znacznie krótszy niż wiek układów. Sugeruje się przeważnie dwa możliwe rozwiązania: czas ukołowienia orbity jest zaniżony wskutek nieznajomości własności fizycznych wnętrza planety lub ruch planety jest zaburzany wskutek oddziaływania grawitacyjnego od dodatkowej, niewykrytej jeszcze planety. Symulacje numeryczne pokazują, że już nawet niewielka planeta o masie Ziemi lub Marsa w odpowiedniej konfiguracji orbitalnej może wzbudzać i podtrzymywać niezerowy mimośród gorącego jowisza.
Celem podjętych badań jest próba znalezienia odpowiedzi na pytanie o źródło niezerowego mimośrodu wybranych gorących jowiszy. Weryfikacja scenariusza zakładającego istnienie dodatkowej planety, która mogłaby zaburzać ruch tranzytującej planety, jest przeprowadzana poprzez badanie chronometrażowe tranzytów wybranych planet. Z kolei brak detekcji mechanizmu dynamicznego podtrzymującego niezerowy mimośród pozwala zawęzić możliwy zakres parametru charakteryzującego podatność wnętrza planety na rozpraszanie energii pływów. Dla planet o najkrótszych okresach orbitalnych podejmuje się próbę detekcji zmian okresu orbitalnego w długich skalach czasowych wskutek utraty orbitalnego momentu pędu (zacieśniania orbity) i precesji linii apsyd wymuszonych oddziaływaniami pływowymi. Bogaty materiał obserwacyjny uzyskiwany w ramach szerokiej współpracy międzynarodowej z obserwatoriami między innymi w Hiszpanii, Bułgarii i Niemczech posłuży także do dokładniejszego wyznaczenia parametrów fizycznych badanych układów.
Gorące jowisze zwykle nie występują w tzw. układach gęsto upakowanych. Ta różnica między populacją układów z gorącymi jowiszami a pozostałymi planetami mogą wynikać z odmiennych ścieżek ewolucji planetarnej. Modele migracji przewidują w pewnych warunkach istnienie par planetarnych typu gorący jowisz i mało masywna planeta pozostających w pobliżu konfiguracji rezonansowej. Wykrycie pobliskich planet w układach z gorącymi jowiszami nie tylko tłumaczyłoby niezerowy mimośród orbitalny, ale byłoby zarazem znaczące dla teorii powstania i ewolucji układów planetarnych. W świetle obecnych badań pytanie, jak często gorące jowisze występują w zwartych układach planetarnych, nadal pozostaje otwarte. Z kolei tempa precesji orbity, jej zacieśniania czy ukoławiania dostarczają cennych informacji o własnościach fizycznych zarówno planety, jak i gwiazdy i umożliwiają sondowanie ich wnętrz. Prowadzone badania mają długoczasowy charakter i stanowią uzupełnienie programów, które będą realizowane w ramach przyszłych misji kosmicznych TESS i CHEOPS.
Osoby należące do grupy badawczej:
- dr Gracjan Maciejewski
- prof. Andrzej Niedzielski
Najważniejsze publikacje:
Maciejewski G., Dimitrov D., Fernández M., Sota A., Nowak G., Ohlert J., Nikolov G., Bukowiecki Ł., Hinse T. C., Palle E., Tingley B., Kjurkchieva D., Lee J. W., Lee C.-U. (2016) Departure from the constant-period ephemeris for the transiting exoplanet WASP-12 b, A&A 588, L6
notka prasowa: umk.pl
audycja w Radiu PiK: radiopik.pl (mp3)
więcej o projekcie: TTV