GJ 3090 b הוא תת־נפטון חולף שמסיים הקפה סביב הכוכב שלו בכל 2.85 ימים. תצפיות ברזולוציה גבוהה בתחום התת־אדום הקרוב באמצעות NIRPS, המותקן על טלסקופ ESO בקוטר 3.6 מטר במצפה לה סייה בצ'ילה, אפשרו לאסטרונומים למדוד את הגאומטריה התלת־ממדית של מסלולו: נטיית המסלול היא כ־136°. מכיוון שזו זווית גדולה מ־90°, כוכב הלכת נע בכיוון הפוך לכיוון הסיבוב של הכוכב.
8
10
מה בדיוק מדד NIRPS?
בעת שכוכב לכת חולף לפני הדיסקה של כוכב מסתובב, ספקטרוגרף מדויק יכול לזהות שינויים זעירים בקווי הספקטרום של הכוכב. המדידות מאפשרות להסיק את כיוון מישור המסלול ביחס לקו המשווה של הכוכב.
במקרה של GJ 3090 b, התצפיות בתת־אדום של NIRPS סיפקו את הדיוק הדרוש למדידת הזווית בין מסלול כוכב הלכת לבין קו המשווה הכוכבי. הערך Ψ ≈ 136° אינו סטייה קלה, אלא עדות למסלול מוטה מאוד ונסוג באמת.
4
8
אותו מערך תצפיות גם חידד את הערכת מסת כוכב הלכת ל־4.52 ± 0.47 מסות ארץ. בשילוב עם רדיוס של 2.18 ± 0.06 רדיוסי ארץ, הנתונים מסווגים אותו כתת־נפטון.
3
למה הגילוי הזה בולט במיוחד
GJ 3090 הוא ננס אדום קטן וקריר מסוג M. GJ 3090 b הוא המקרה הידוע הראשון של כוכב לכת בעל מסלול נסוג סביב כוכב כזה.
8
15
מסלולים בעלי הטיה קיצונית נמדדו לעיתים קרובות יותר סביב כוכבים חמים וגדולים יותר, בין השאר משום שקל יותר לבצע בהם מדידות כאלה. הביצועים של NIRPS בתת־אדום היו מכריעים כאן: הם אפשרו לחקור את גאומטריית המסלול של כוכב לכת קטן סביב כוכב קריר.
4
10
התעלומה: אין «אשם» מסיבי שנראה לעין
הסבר נפוץ למסלול מוטה מאוד או נסוג הוא הפרעה כבידתית מאוחרת: כוכב לכת חיצוני מסיבי או כוכב מלווה רחוק יכולים, במערכות מסוימות, לשנות בהדרגה את מישור המסלול של כוכב לכת פנימי.
אלא שב־GJ 3090 התצפיות לא מצאו עדות לבן לוויה כוכבי רחב או לכוכב לכת חיצוני מסיבי דיו שיספק הסבר כזה.
8 אין בכך כדי לשלול כל תרחיש דינמי אפשרי, אך הגרסה הפשוטה — ענק נסתר שהטה את המסלול — אינה נתמכת בנתונים הקיימים.
כוכבי הלכת האחרים במערכת
הגילוי הנוסף המבוסס ביותר הוא GJ 3090 c: תת־נפטון שאינו חולף, עם תקופת הקפה של 15.9 ימים, מסה מינימלית של 10.0 ± 1.3 מסות ארץ ומרחק מסלולי של כ־0.10 יחידה אסטרונומית.
3
24
בכמה פרסומים נכתב ש־NIRPS זיהה «שני כוכבי לכת נוספים» במערכת.
4
5 עם זאת, המקורות שסופקו מזהים ומאשרים בעקביות רק את GJ 3090 c. בהיעדר שם, תקופת הקפה או מסה מבוססים לגוף נוסף, אין להציג אותו ככוכב לכת מאושר באותה מידה.
אפשרות אחרת: דיסקה שנייה, מוטה
פרשנות חלופית מחזירה את מקור המסלול הנסוג לשלב מוקדם מאוד בתולדות המערכת. לפי הרעיון, הכוכב הצעיר עשוי היה לצבור בשלב מאוחר יותר גז ואבק בעלי תנע זוויתי שמוטה מאוד — ואולי אף הפוך — לזה של הדיסקה המקורית שלו. כוכבי לכת שנוצרו בדיסקה השנייה היו יורשים באופן טבעי את כיוון המסלול החריג שלה.
6
זהו עדיין תרחיש מוצע, לא הסבר מוכח להיסטוריה של GJ 3090. ובכל זאת, הוא מציע דרך להסביר מסלול נסוג ללא בן לוויה מסיבי שקיים כיום: ייתכן שהגאומטריה יוצאת הדופן היא תכונה קדומה של המערכת, חותם של אופן הזנת הדיסקה הפרוטו־פלנטרית, ולא תוצאה של טלטלה כבידתית מאוחרת.
6
8
אם יתגלו מערכות דומות נוספות, הן עשויות לחזק את הרעיון שכוכבי לכת יכולים להיווצר בדיסקות עוקבות בעלות כיוונים שונים — ושמסלולו של כוכב לכת אינו חייב להיות מיושר עם הסיבוב הסופי של הכוכב המארח.