Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Spock, jeden z głównych bohaterów serialu „Star Trek”, jest półczłowiekiem a półwolkaninem – kosmitą pochodzącym z planety Wolkan. Twórcy legendarnego serialu tę fikcyjną planetę umieścili w rzeczywiście istniejącym układzie gwiezdnym, w którego centrum znajduje się gwiazda 40 Eridani A.

Nie trudno się domyślić, jaką radość wielbicielom „Star Treka” sprawiła informacja opublikowana w roku 2018, że wokół tej gwiazdy rzeczywiście krąży skalista planeta, położona w tak zwanej strefie zamieszkiwalnej. Niestety, najnowsze badania rozwiewają nadzieje na to, że fantazja z jakichś niezwykłych powodów okaże się prawdą. Badacze związani z NASA dowodzą, że to, co miało status „kandydata na planetę” jest ostatecznie tylko “astronomiczną iluzją, spowodowane impulsami i drganiami samej gwiazdy”.

Odkrycia dokonał zespół pracujący pod kierownictwem Abigail Burrows z amerykańskiego Dartmouth College, wcześniej pracującej w Jet Propulsion Laboratory (NASA, Caltech). Wyniki opublikowano w maju 2024 w czasopiśmie „The Astronomical Journal”, w artykule zatytułowanym „The death of Vulcan: NEID reveals the planet candidate orbiting HD 26965 is stellar activity”.

Jak doszło do tej pomyłki? Aby to wyjaśnić, trzeba przede wszystkim przybliżyć jak w ogóle możliwe jest odnajdywanie tak zwanych egzoplanet, czyli planet znajdujących się poza Układem Słonecznym.

Od razu trzeba rozwiać wątpliwości – takich planet nie jesteśmy w stanie po prostu zobaczyć, używając choćby najbardziej zaawansowanych i precyzyjnych teleskopów. Współczesna technologia ledwo pozwala nam dostrzegać spore obiekty znajdującej się na skraju naszego układu planetarnego, a tu mowa o obiektach znajdujących się setki i tysiące razy dalej. Istnieniu egzoplanet możemy jedynie zakładać na podstawie efektów, które wywołują.

Pośród wielu metod zaproponowanych przez naukowców dwie są szczególnie skuteczne i często stosowane w odkrywaniu kandydatów na egzoplanety (obecnie ponad 7 tysięcy obiektów) i później potwierdzonych planet (około 4,5 tysiąca).

Pierwsza to metoda tranzytowa. Polega ona na obserwacji gwiazd i badaniu, czy coś nie zakłóca światła, które emitują. Jeżeli tak, to możemy zakładać, że mamy do czynienia z tranzytem, czyli przejściem jednego ciała niebieskiego przed drugim (z perspektywy obserwatora). Dostrzeżenie niewielkiego zakłócenia jest przyczynkiem do dalszej obserwacji – jeżeli zakłócenie okaże się cykliczne, to nabieramy przekonania, że wywołuje je planeta krążąca wokół gwiazdy.

Jest to najpopularniejsza metoda, odpowiedzialna za większość zidentyfikowanych egzoplanet. Niestety ma ona swoje wady. Przede wszystkim, pozwala zauważyć tylko te planety, które przechodzą pomiędzy swoją gwiazdą a obserwatorem, tworząc niejako mini-zaćmienia. A to nie więcej niż 10 procent możliwych planet. Po drugie zaś, metoda narażona jest na pomyłki, gdy okaże się, że za to samo wrażenie, co potencjalna planeta, odpowiedzialne jest zupełnie inne zjawisko, na przykład aktywność samej gwiazdy.

Druga metoda, mniej popularna, jest za to bardziej precyzyjna – pomiar prędkości promieniowej (radialnej). Metoda wychodzi z założenia, że obecność planety wpływa w delikatny sposób także na ruch samej gwiazdy. Śledząc subtelne zmiany w świetle gwiazd, naukowcy mogą mierzyć „wahania” gwiazdy, gdy grawitacja krążącej wokół niej planety odchyla ją w jedną, to w drugą stronę. W przypadku bardzo dużych planet sygnał prędkości radialnej w większości prowadzi do jednoznacznego wykrycia planet. Ale niezbyt duże planety mogą być problematyczne.

Na tej drugiej metodzie oparte było odkrycie „Wulkana” z 2018 roku. Od tego czasu jednak badaczom udało się znacząco doprecyzować tę metodę. Zaledwie pięć lat później (czyli w 2023) astronomowie zaczęli podejrzewać, że poprzednie obliczenia mogły nie być wystarczająco dokładne. Aby to rozstrzygnąć, zastosowano narzędzia niedostępne w roku 2018, dostępne dzięki teleskopowi z Kitt Peak National Observatory w Arizonie.

Analiza domniemanego sygnału planety przy różnych długościach fal światła, emitowanego z różnych poziomów zewnętrznej powłoki gwiazdy, czyli fotosfery, ujawniła znaczące różnice pomiędzy pomiarami poszczególnych długości fal – ich przesunięciami Dopplera – a całkowitym sygnałem po ich połączeniu. Oznacza to, że najprawdopodobniej sygnał planety to tak naprawdę migotanie czegoś na powierzchni gwiazdy – być może wirowanie cieplejszych i chłodniejszych warstw pod powierzchnią gwiazdy, zwane konwekcją, w połączeniu z cechami powierzchni gwiazdy takie jak plamy i „plaże”, które są jasnymi, aktywnymi obszarami. Obydwa mogą zmieniać sygnały prędkości radialnej gwiazdy.

W ten sposób planeta Wulkan powróciła niestety znowu do świata fikcji. Badacze starają się jednak odpowiedzieć pocieszająco – chociaż w tym przypadku nowe narzędzia badawcze zaprzeczyły istnieniu planety, to te same narzędzia, dzięki swojej precyzji, dają nadzieję na znacznie sprawniejsze odkrywania egzoplanet, także tych, które znajdują się w strefie zamieszkalnej i pomogą nam może któregoś dnia odkryć coś znacznie prawdziwszego i jeszcze bardziej fascynującego niż bohaterowie „Star Treka”.

 

Badania: Abigail Burrows et al, The Death of Vulcan: NEID Reveals That the Planet Candidate Orbiting HD 26965 Is Stellar Activity*, The Astronomical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-3881/ad34d5

 

Opracowano na podstawie artykułów:

The death of Vulcan: Study reveals planet is actually an astronomical illusion caused by stellar activity opublikowanego na stronie Phys.org

Discovery Alert: Spock’s Home Planet Goes ‘Poof’ opublikowanego na stronie NASA