Večina planetov okoli svojih zvezd potuje v smeri, ki jo pričakujemo glede na nastanek planetarnega sistema. GJ 3090 b počne ravno nasprotno. Astronomi so ugotovili, da kroži retrogradno glede na vrtenje svoje zvezde, še večja uganka pa je, da v sistemu niso odkrili masivnega spremljevalca, ki bi ponudil preprosto razlago za njegovo nenavadno pot.

GJ 3090 b je astronome presenetil z izrazito retrogradno orbito okoli svoje zvezde. (slika: Dnevne Novice / AI generirano)

Planet, ki gre proti toku

Če bi lahko sistem GJ 3090 opazovali v treh dimenzijah, bi hitro opazili nekaj nenavadnega. Orbita planeta GJ 3090 b je glede na vrtenje njegove zvezde usmerjena tako, da planet okoli nje potuje retrogradno.

Nova raziskava, objavljena v znanstveni reviji Astronomy & Astrophysics, kaže, da znaša tridimenzionalna orbitalna poševnost približno 136 stopinj. Ker je kot večji od 90 stopinj, je orbita retrogradna. Ne gre torej za manjši odklon, temveč za izrazito drugačno geometrijo sistema.

Zvezde in planeti nastajajo iz plina in prahu. Okoli mlade zvezde se oblikuje vrteči se disk, iz njegovega materiala pa lahko nastanejo planeti. Takšen skupni začetek običajno vodi do določene poravnanosti med vrtenjem zvezde in orbitami planetov. Velika odstopanja so zato za astronome dragocena, saj lahko skrivajo sledi poznejših dogodkov ali celo nenavadnih razmer ob nastanku sistema.

Orbita lahko ohrani zapis preteklosti

Močno nagnjene orbite niso popolna neznanka. Gravitacijski vplivi drugih teles lahko skozi dolga obdobja precej preoblikujejo prvotno ureditev planetarnega sistema, zato današnja pot planeta ni nujno podobna tisti, po kateri je potoval kmalu po nastanku.

Orbitalna geometrija tako ni le podatek o tem, kako se planet giblje danes. Lahko je sled dogodkov, ki jih neposredno ne moremo več opazovati. Tudi pri drugih sistemih so meritve pokazale, da nekateri oddaljeni planeti imajo presenetljivo nenavadne orbite, primerjava različnih primerov pa astronomom pomaga preverjati možne scenarije njihovega razvoja.

Pri GJ 3090 b se tu pojavi zaplet. Ena od razmeroma neposrednih razlag bi bil gravitacijski vpliv dovolj masivnega zunanjega planeta ali zvezdnega spremljevalca. Dosedanja opazovanja takšnega očitnega povzročitelja niso razkrila.

Sistem sicer vsebuje tudi druge planetarne spremljevalce, vendar med njimi za zdaj ni prepoznanega dovolj masivnega zunanjega telesa, ki bi preprosto pojasnilo tako izrazito orbitalno poševnost. Namesto odgovora je meritev zato odprla novo vprašanje: kaj je GJ 3090 b spravilo na takšno pot?

Ni plinasti velikan, temveč subneptun

Posebnost je še večja zaradi samega planeta. GJ 3090 b ni svet velikosti Jupitra, temveč subneptun s polmerom približno 2,2 Zemljinega in maso približno 4,5 Zemljine mase. Po podatkih NASA Exoplanet Archive svojo zvezdo obkroži v približno 2,85 dneva.

Njegova matična zvezda GJ 3090 je zvezda spektralnega tipa M, manjša in hladnejša od Sonca. Kombinacija takšne zvezde, razmeroma majhnega planeta in retrogradne orbite daje astronomom zanimiv primer za preverjanje, kako nastajajo in se skozi čas spreminjajo planetarni sistemi okoli majhnih zvezd.

Sam GJ 3090 b sicer ni novo odkritje. Znan je že od leta 2022, zato bistvo nove raziskave ni odkritje planeta, temveč meritev njegove orbitalne geometrije. Svet, ki so ga astronomi poznali že več let, je s tem dobil povsem novo posebnost.

TESS je zaznal planet, NIRPS razkril njegovo smer

Prvotna raziskava, objavljena v Astronomy & Astrophysics leta 2022, opisuje zaznavo planeta s pomočjo Nasinega vesoljskega teleskopa TESS ter nadaljnja opazovanja, s katerimi so določali njegove lastnosti. TESS spremlja svetlost zvezd in išče drobne ponavljajoče se padce, ki se lahko pojavijo, ko planet z našega zornega kota prečka ploskev svoje zvezde.

Nova raziskava je zahtevala drugačen pristop. Uporabljen je bil NIRPS, spektrograf na 3,6-metrskem teleskopu Evropskega južnega observatorija v La Silli v Čilu. Natančne spektroskopske meritve med tranzitom GJ 3090 b so omogočile preučevanje orientacije njegove orbite glede na vrtenje zvezde.

S tem se je pokazalo, da ne gre zgolj za nekoliko nagnjen planetarni sistem. Izmerjena prostorska geometrija postavlja GJ 3090 b na retrogradno orbito – in prav to je bilo treba nato razložiti.

Kaj če planeta na to pot ni potisnil drug svet?

Ker v sistemu ni bil prepoznan masiven zunanji spremljevalec, ki bi ponudil preprosto razlago, se odpira druga možnost: nenavadna orientacija morda sega vse do zgodnjega obdobja nastajanja planetov.

Med obravnavanimi scenariji je nastanek iz sekundarnega diska materiala, ki bi bil glede na vrtenje zvezde močno nagnjen oziroma retrograden. Če bi se GJ 3090 b oblikoval v takšnem okolju, ga poznejši gravitacijski dogodek ne bi nujno šele naknadno prestavil na sedanjo pot. Njegova nenavadna orbita bi lahko imela precej starejše korenine.

Toda meja med meritvijo in razlago je tu pomembna. Retrogradna orbita je rezultat opazovanj; nastanek v drugače orientiranem disku pa je eden od scenarijev, s katerimi je mogoče rezultat pojasnjevati. Za odločnejši odgovor bodo potrebna nadaljnja opazovanja sistema.

Odgovor se lahko skriva v času, ko je planet šele nastajal

GJ 3090 b je zato več kot le planet z nenavadno številko ob svojem imenu. Njegovih približno 136 stopinj je mogoče izmeriti, precej težje pa je iz današnje razporeditve rekonstruirati dogodke, ki so do nje pripeljali.

Če bodo prihodnja opazovanja še naprej izključevala preproste razlage z masivnim zunanjim spremljevalcem, bodo postali toliko pomembnejši scenariji, povezani z najzgodnejšimi fazami sistema. Takšni primeri lahko pokažejo, da nastanek planetov ni vedno tako geometrijsko urejen proces, kot bi sklepali ob pogledu na naše Osončje.

Pri GJ 3090 b je smer potovanja zdaj znana. Odprto ostaja precej težje vprašanje: ali se je njegova orbita obrnila pozneje ali pa se je zgodba o planetu, ki gre proti toku, začela že ob njegovem rojstvu?