GJ 3090 b to tranzytujący subneptun, który okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 2,85 dnia. Obserwacje wykonane bliskoinfraczerwonym spektrografem NIRPS na 3,6-metrowym teleskopie ESO w obserwatorium La Silla w Chile pozwoliły astronomom wyznaczyć trójwymiarową geometrię tej orbity. Jej nachylenie względem równika gwiazdy wynosi około 136° — znacznie powyżej granicy 90°, która oznacza ruch wsteczny, czyli przeciwny do obrotu gwiazdy.
8
10
Co zmierzył NIRPS
Precyzyjny spektrograf rejestruje bardzo niewielkie zmiany w widmie gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed jej obracającą się tarczą. Z takich danych można odtworzyć ustawienie płaszczyzny orbitalnej względem gwiezdnego równika.
W przypadku GJ 3090 b czułość NIRPS w bliskiej podczerwieni zapewniła dokładność potrzebną do zmierzenia tego kąta. Wartość Ψ ≈ 136° nie wskazuje na drobne odchylenie: potwierdza silnie niezgodną z osią obrotu gwiazdy, rzeczywiście wsteczną orbitę.
4
8
Te same obserwacje doprecyzowały masę planety do 4,52 ± 0,47 masy Ziemi. W połączeniu z promieniem 2,18 ± 0,06 promienia Ziemi klasyfikuje to GJ 3090 b jako subneptuna.
3
Dlaczego to odkrycie jest wyjątkowe
Gwiazda GJ 3090 jest małym i chłodnym czerwonym karłem typu M. GJ 3090 b jest pierwszą znaną planetą na orbicie wstecznej wokół takiej gwiazdy.
8
15
Orbity silnie nachylone względem obrotu gwiazdy częściej mierzono przy większych i gorętszych gwiazdach, gdzie obserwacje bywają łatwiejsze. Działanie NIRPS w podczerwieni było tu kluczowe, ponieważ umożliwiło zbadanie geometrii orbity niewielkiej planety wokół chłodnej gwiazdy.
4
10
Brakuje oczywistego sprawcy
Typowym wyjaśnieniem bardzo nachylonej albo wstecznej orbity są późniejsze zaburzenia grawitacyjne. Odległa masywna planeta lub gwiezdny towarzysz może w niektórych układach stopniowo zmieniać płaszczyznę orbity planety wewnętrznej.
W układzie GJ 3090 obserwacje nie wykazały jednak ani szeroko separowanego towarzysza gwiazdowego, ani dostatecznie masywnej planety zewnętrznej, która mogłaby w prosty sposób wywołać taki efekt.
8 Nie wyklucza to wszystkich scenariuszy dynamicznych, ale dane nie wspierają najprostszego wariantu z ukrytym olbrzymem grawitacyjnie przechylającym orbitę.
Druga potwierdzona planeta
Najlepiej udokumentowanym dodatkowym obiektem jest GJ 3090 c — nietranzytujący subneptun. Okrąża gwiazdę co 15,9 dnia, ma minimalną masę 10,0 ± 1,3 masy Ziemi i znajduje się w odległości około 0,10 AU od gwiazdy.
3
24
W części komunikatów pojawia się informacja, że NIRPS wykrył w układzie „dwie inne planety”.
4
5 Dostarczone źródła konsekwentnie nazywają i potwierdzają jednak tylko GJ 3090 c. Bez pewnych danych o nazwie, okresie obiegu lub masie kolejnego ciała nie należy przedstawiać go jako równie dobrze potwierdzonej planety.
Hipoteza drugiego, nachylonego dysku
Alternatywne wyjaśnienie przenosi źródło niezwykłej orbity do najwcześniejszej historii układu. Młoda gwiazda mogła później zgromadzić gaz i pył o momencie pędu silnie nachylonym — a nawet przeciwnym — względem pierwotnego dysku. Planety powstałe w takim drugim dysku naturalnie odziedziczyłyby odmienny kierunek orbitowania.
6
To nadal hipoteza, a nie udowodniona historia GJ 3090. Pokazuje jednak, jak można wyjaśnić orbitę wsteczną bez obecnego masywnego towarzysza: nietypowa geometria mogłaby być pierwotnym śladem zasilania dysku protoplanetarnego, a nie skutkiem późniejszego gwałtownego zaburzenia.
6
8
Jeżeli astronomowie znajdą więcej podobnych układów, wzmocni to pogląd, że planety mogą formować się w kolejnych dyskach o różnych orientacjach. Ich orbity nie muszą więc zawsze być zgodne z końcowym kierunkiem obrotu gwiazdy.