LHS 1903: Układ planetarny o odwróconej strukturze

Astronomowie odkryli niezwykły, „odwrócony” układ planetarny wokół gwiazdy LHS 1903, który rzuca wyzwanie fundamentalnym prawom formowania się światów. W przeciwieństwie do naszego Układu Słonecznego, w którym planety skaliste znajdują się blisko słońca, a gazowe olbrzymy dalej, w tym układzie skalisty świat krąży poza swoimi gazowymi sąsiadami. Odkrycie to, ogłoszone 12 lutego 2026 r. przez międzynarodowy zespół naukowców, sugeruje, że ewolucja planetarna może przebiegać sekwencyjnie „od wewnątrz”, w sposób dotychczas nieznany nauce.

Czym różni się kolejność planet w układzie LHS 1903 od naszego Układu Słonecznego?

Kolejność planet w układzie LHS 1903 charakteryzuje się „odwróconą” architekturą, na którą składa się skalista planeta wewnętrzna, następnie dwa gazowe olbrzymy i wreszcie kolejna skalista planeta na najbardziej zewnętrznej orbicie. Zaprzecza to standardowemu modelowi Układu Słonecznego, w którym planety typu ziemskiego, takie jak Ziemia, pozostają blisko Słońca, podczas gdy gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, rezydują w zimniejszych, zewnętrznych regionach. W układzie LHS 1903 obecność małego, gęstego świata poza gazowymi gigantami przeczy tradycyjnemu gradientowi: skaliste wewnątrz, gazowe na zewnątrz.

Nasze obecne rozumienie architektury planetarnej opiera się w dużej mierze na składzie naszego własnego sąsiedztwa. W Układzie Słonecznym cztery planety najbliższe Słońcu — Merkury, Wenus, Ziemia i Mars — są małe i skaliste, ponieważ promieniowanie gwiazdowe uniemożliwiło gromadzenie się lekkich gazów w pobliżu gwiazdy. Dalej, poza „linią śniegu”, temperatury były wystarczająco niskie, aby gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz i Saturn, mogły zgromadzić masywne atmosfery. LHS 1903, czerwony karzeł znajdujący się w grubym dysku Drogi Mlecznej, całkowicie wyłamuje się z tego schematu, goszcząc czwartą, skalistą planetę w dalekich zakątkach układu, gdzie zazwyczaj dominują gazowe olbrzymy.

Odkryciem kierował Thomas Wilson, astrofizyk planetarny z University of Warwick. Wilson i jego zespół początkowo zidentyfikowali trzy planety wokół czerwonego karła, które zdawały się podążać zgodnie z oczekiwaną kolejnością: jeden świat skalisty, a następnie dwa gazowe. Jednak dalsze badania danych z należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej satelity CHEOPS (Characterising Exoplanet Satellite) ujawniły ukrytego czwartego członka. Ta najbardziej zewnętrzna planeta, oznaczona jako LHS 1903 e, to mały, skalisty świat, który istnieje tam, gdzie naukowcy spodziewali się znaleźć pustkę lub lodowego olbrzyma.

Dlaczego zewnętrzna planeta w układzie LHS 1903 jest skalista, a nie gazowa?

Zewnętrzna planeta w układzie LHS 1903 jest skalista, ponieważ prawdopodobnie uformowała się w „środowisku pozbawionym gazu”, po tym jak planety wewnętrzne zużyły już dostępny wodór i hel z dysku protoplanetarnego. Według głównego autora, Thomasa Wilsona, sugeruje to, że planety formowały się jedna po drugiej, a nie jednocześnie. Do czasu, gdy czwarta planeta zaczęła się scalać, w układzie wyczerpał się gaz niezbędny do budowy gęstej atmosfery, pozostawiając jedynie materiał stały do sformowania skalistego jądra.

Standardowa teoria dysku protoplanetarnego zakłada, że planety tworzą się współbieżnie z masywnego pierścienia pyłu i gazu. Gdy ziarna pyłu zbijają się ze sobą, tworząc planetozymale, ostatecznie wyrastają z nich jądra planetarne. Jeśli jądro urośnie wystarczająco duże, gdy gazu jest wciąż pod dostatkiem, wyzwala to proces gwałtownej akrecji, prowadzący do powstania gazowego olbrzyma. W przypadku LHS 1903 badacze proponują scenariusz formowania sekwencyjnego. Ten proces „od wewnątrz” implikuje, że wewnętrzne planety były „gazożerne”, oczyszczając dysk z lżejszych pierwiastków, zanim najbardziej zewnętrzna planeta mogła osiągnąć końcowe etapy wzrostu.

To odkrycie dostarcza pierwszych konkretnych dowodów na formowanie się planet w środowiskach, w których gaz został przedwcześnie wyczerpany. „Planety skaliste zazwyczaj nie tworzą się tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej”, zauważył Wilson w oświadczeniu opublikowanym w czasopiśmie Science. Istnienie LHS 1903 e dowodzi, że małe, skaliste światy mogą powstawać w zimnych, zewnętrznych rejonach układu, jeśli czas rozproszenia dysku odpowiednio się zsynchronizuje. Podważa to teorię „linii śniegu”, która zakłada, że odległość od gwiazdy jest głównym czynnikiem decydującym o gazowej lub skalistej naturze planety.

Jaką rolę w tym odkryciu odegrał należący do ESA satelita CHEOPS?

Satelita CHEOPS zapewnił wysokoprecyzyjną fotometrię tranzytową niezbędną do wykrycia niewielkiego spadku jasności spowodowanego przejściem najbardziej zewnętrznej skalistej planety przed tarczą LHS 1903. Podczas gdy inne teleskopy zidentyfikowały trzy wewnętrzne planety, CHEOPS pozwolił astronomom obliczyć gęstość i rozmiar czwartej planety z ekstremalną dokładnością. Pomiary te potwierdziły, że planeta jest gęstym, skalistym ciałem, a nie światem gazowym o niskiej gęstości, ujawniając „odwróconą” naturę układu.

Misja CHEOPS została zaprojektowana specjalnie do charakteryzowania znanych egzoplanet poprzez mierzenie ich rozmiarów z niespotykaną szczegółowością. Obserwując krzywe blasku LHS 1903, satelita umożliwił międzynarodowemu zespołowi wykluczenie obecności grubej wodorowo-helowej otoczki na najbardziej zewnętrznym świecie. Ten poziom precyzji jest kluczowy dla odróżnienia „superziem” (skalistych) od „minineptunów” (gazowych), które często mogą wyglądać podobnie w danych o niższej rozdzielczości z innych przeglądów, takich jak należący do NASA TESS.

Wykorzystanie satelity CHEOPS podkreśla znaczenie ukierunkowanych obserwacji uzupełniających w nowoczesnej astronomii. Jak wyjaśniła Isabel Rebollido, badaczka dysków planetarnych w Europejskiej Agencji Kosmicznej, nasze teorie na temat formowania się planet były historycznie uprzedzone przez pryzmat Układu Słonecznego. „W miarę jak dostrzegamy coraz więcej różnorodnych układów egzoplanetarnych, zaczynamy weryfikować te teorie”, stwierdziła Rebollido. Dane z CHEOPS zadziałały jak „niezbity dowód”, który zmusił naukowców do wyjścia poza modele jednoczesnego formowania się i rozważenia bardziej złożonych, etapowych ścieżek ewolucyjnych.

Implikacje dla przyszłej astronomii i ewolucji planetarnej

Odkrycie układu LHS 1903 wymaga znaczącej rewizji podręczników dotyczących powstawania planet. Jeśli planety mogą formować się sekwencyjnie w środowiskach pozbawionych gazu, różnorodność architektur planetarnych w Drodze Mlecznej może być znacznie większa, niż wcześniej przypuszczano. Ma to głębokie konsekwencje dla naszego zrozumienia układów karłów typu M, które są najpowszechniejszymi typami gwiazd w naszej galaktyce i częstymi celami poszukiwań ekosfer.

Przyszłe badania prawdopodobnie skupią się na tym, czy ta „odwrócona” kolejność jest rzadką anomalią, czy powszechnym produktem ubocznym ewolucji czerwonych karłów. Ponieważ czerwone karły, takie jak LHS 1903, są chłodniejsze i mniejsze od Słońca, ich dyski protoplanetarne zachowują się inaczej, co potencjalnie pozwala na scenariusze wyczerpania gazu opisane przez zespół Wilsona. Astronomowie planują teraz wykorzystać Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) do analizy atmosfery — lub jej braku — na LHS 1903 e, aby potwierdzić, czy pozostały tam jakiekolwiek śladowe ilości gazów z ery jej formowania.

W miarę jak kontynuujemy katalogowanie ponad 6000 egzoplanet odkrytych od lat 90. XX wieku, układy takie jak LHS 1903 służą jako przypomnienie, że wszechświat nie jest ograniczony specyficznymi regułami zaobserwowanymi na naszym własnym podwórku. Przejście od modelu „skaliste wewnątrz, gazowe na zewnątrz” do bardziej płynnego rozumienia architektury orbitalnej pomoże naukowcom lepiej przewidywać, gdzie mogą ukrywać się światy podobne do Ziemi. Polowanie na życie poza naszym Układem Słonecznym zależy od dokładnego modelowania tych „niezwykłych” układów, które przeczą naszym początkowym oczekiwaniom.

Aktualizacja pogody kosmicznej: Informacja o widoczności zorzy polarnej

Oprócz tych odkryć w głębokim kosmosie, obserwatorzy na Ziemi mogą w tym tygodniu doświadczyć własnego niebiańskiego spektaklu. Po ogłoszeniu odkrycia LHS 1903 raporty dotyczące pogody kosmicznej wskazują na umiarkowaną (G1) burzę geomagnetyczną z indeksem Kp o wartości 5. Oczekuje się, że ta aktywność sprawi, iż zorza polarna (aurora borealis) będzie widoczna w kilku regionach północnych. Kluczowe szczegóły obserwacyjne obejmują:

• Szerokość geograficzna widoczności: 56,3 stopnia szerokości północnej.
• Główne regiony widoczności: Fairbanks (Alaska), Reykjavík (Islandia), Tromsø (Norwegia), Sztokholm (Szwecja) i Helsinki (Finlandia).
• Wskazówki dla obserwatorów: Aby uzyskać najlepsze wrażenia, należy udać się w ciemne miejsce, z dala od świateł miejskich, między 22:00 a 2:00 czasu lokalnego i patrzeć w stronę północnego horyzontu.