GJ 3090 b er en transitterende sub-Neptun som bruker 2,85 dager på én runde rundt stjernen. Høyoppløselige observasjoner i nærinfrarødt lys med NIRPS-spektrografen ved ESOs 3,6-metersteleskop på La Silla i Chile gjorde det mulig å måle den tredimensjonale geometrien til banen: banehelningen er om lag 136°. Det er godt over 90°, og betyr at planeten går retrogradt – altså motsatt vei av stjernens rotasjon.
8
10
Hva NIRPS faktisk målte
Et presist spektrograf kan registrere svært små endringer i stjernens spektrallinjer mens en planet passerer foran den roterende stjerneskiven. Målingene kan brukes til å bestemme hvordan planetens baneplan er orientert i forhold til stjernens ekvator.
For GJ 3090 b ga NIRPS-observasjonene i infrarødt den nødvendige presisjonen til å måle vinkelen mellom banen og stjernens ekvator. Verdien Ψ ≈ 136° er ikke en liten skjevhet, men bekrefter en tydelig feiljustert og faktisk retrograd bane.
4
8
Observasjonsprogrammet forbedret også masseestimatet for planeten til 4,52 ± 0,47 jordmasser. Sammen med en radius på 2,18 ± 0,06 jordradier plasserer det GJ 3090 b i kategorien sub-Neptuner.
3
Hvorfor funnet skiller seg ut
GJ 3090 er en liten og kjølig rød dverg av M-type. GJ 3090 b er den første kjente planeten med retrograd bane rundt en slik stjerne.
8
15
Svært skrå baner er oftere målt i systemer rundt varmere og større stjerner, der slike målinger ofte er enklere. NIRPS’ følsomhet i infrarødt var avgjørende her, fordi den gjorde det mulig å undersøke banegeometrien til en liten planet rundt en kjølig stjerne.
4
10
Ingen åpenbar massiv forstyrrer
En vanlig forklaring på sterkt skråstilte eller retrograde baner er gravitasjonelle forstyrrelser senere i systemets historie. En fjern, massiv planet eller en ledsagerstjerne kan i noen systemer gradvis endre baneplanet til en indre planet.
Men for GJ 3090 fant observasjonene ingen tegn til en vid ledsagerstjerne eller en tilstrekkelig massiv ytre planet som kan gi en slik forklaring.
8 Det utelukker ikke alle mulige dynamiske scenarier, men de tilgjengelige dataene støtter ikke den enkleste forklaringen: en skjult kjempeplanet som har vippet banen.
Den andre bekreftede planeten
Den best dokumenterte tilleggsoppdagelsen er GJ 3090 c. Det er en sub-Neptun som ikke transitterer, med en omløpstid på 15,9 dager, en minste masse på 10,0 ± 1,3 jordmasser og en baneavstand på omtrent 0,10 AU.
3
24
Noen omtaler opplyser at NIRPS oppdaget «to andre planeter» i systemet.
4
5 Kildene som er oppgitt her, navngir og bekrefter imidlertid konsekvent bare GJ 3090 c. Uten sikre opplysninger om navn, omløpstid eller masse for et annet objekt, bør det ikke omtales som en like godt bekreftet planet.
Hypotesen om en ny, skjev gass- og støvskive
En alternativ forklaring flytter opprinnelsen til den retrograde banen helt tilbake til systemets ungdom. Tanken er at den unge stjernen senere kan ha samlet opp gass og støv med et vinkelmoment som var kraftig på skrå – eller til og med motsatt rettet – i forhold til den opprinnelige skiven. Planeter som ble dannet i en slik ny skive, ville naturlig ha arvet dens annerledes baneretning.
6
Dette er fortsatt en hypotese, ikke en påvist historie for GJ 3090. Den viser likevel hvordan en retrograd bane kan oppstå uten en nåværende massiv ledsager: Den uvanlige geometrien kan være opprinnelig, et avtrykk av hvordan den protoplanetariske skiven ble tilført materiale, snarere enn resultatet av en dramatisk omveltning senere.
6
8
Finner astronomene flere lignende systemer, kan det styrke ideen om at planeter kan dannes i flere skiver med ulike orienteringer – og at en planets bane ikke alltid trenger å være på linje med stjernens endelige rotasjon.