NASA „Kepler“ misijos atrasta labai įdomi planetų sistema, susidedanti iš šešių narių ir besisukanti aplink labai į Saulę panašią žvaigždę (žr. paveiksle, NASA, Tim Pyle). Penkios iš jų sukasi labai arti žvaigždės. Kalifornijos universiteto mokslininkai išanalizavo sistemos orbitinę dinamiką, nustatė planetų dydžius ir mases, iš ko jos susideda. Visa ši informacija gauta matuojant žvaigždės Kepler 11 šviesio kitimą, kai planetos, pereidamos per žvaigždės diską, šiek tiek pritemdo jos šviesą.
Danielis Fabrickis (Daniel Fabrycky), astronomas, vadovavęs tyrimams, sako, kad naujai atrasta planetų sistema yra labai įdomi ir verta detalių tyrimų, tačiau taip pat svarbus yra naujas planetų masių nustatymo metodas. Šis mokslininkas kartu su Džeku Lisaueriu (Jack Lissauer), mokslininku iš NASA Ames tyrimų centro, yra pagrindiniai vasario 3 dieną žurnale „Nature“ pasirodžiusio straipsnio apie Kepler 11 planetų sistemą autoriai.
Penkių vidinių Kepler 11planetų masės yra nuo 2.3 iki 13.5 Žemės masių. Jų orbitiniai periodai mažiau nei 50 dienų. Tai reiškia, kad visų šių penkių planetų orbitos tilptų Merkurijaus orbitoje. Šeštoji planeta yra didesnė ir yra toliau nuo žvaigždės. Jos orbitinis periodas – 118 dienos, masė kol kas nenustatyta.
„Masyviausia iš naujai atrastų planetų yra maždaug Neptūno ar Urano dydžio, tačiau trys mažiausios planetos neturi atitikmenų Saulės sistemoje“, – sako Džonatanas Fortnei (Jonathan Fortney), Kalifornijos universiteto profesoriaus asistentas. Šis astronomas kartu su to paties universiteto studentais Eriku Lopesu (Eric Lopez) ir Neile Miler (Neil Miller) analizavo planetų struktūrą ir sudėtį. Keplerio kosminis teleskopas planetas užfiksuoja tada, kai jos pereina per savo žvaigždės diską, sukeldamos žvaigždės šviesio sumažėjimą, detektuojamą jautraus teleskopo fotometro.
Šviesio pokyčio dydis nusako planetos dydį, laikas tarp planetos tranzitų – orbitinį periodą. Kad nustatytų planetų mases, Fabrickis analizavo smulkiu orbitinių periodų pokyčius, sukeltus gravitacinės sąveikos tarp planetų. Mokslininkas pamatė, kad laikas tarp planetų tranzitų nėra visiškai periodiškas, o tai rodo, kad planetos sąveikauja gravitaciškai. Buvo sukurtas orbitinės dinamikos modelis, kurio pagalba nustatytos planetų masės bei faktas, jog tokios orbitos gali egzistuoti milijonus metų.
Ankstesni planetų, kertančių žvaigždžių diskus (tranzitinių planetų), stebėjimai buvo papildomi antžeminių teleskopų stebėjimais, kurių pagalba buvo patvirtinamas planetos egzistavimas ir Doplerio spektroskopijos metodu nustatoma planetos masė. Metodo esmė – žvaigždės judėjimo, sukelto gravitacinės sąveikos tarp žvaigždės ir planetos, matavimas. Kepler 11 atveju to padaryti neįmanoma, nes planetų įtaka per maža, o žvaigždė yra per toli (atstumas ~2000 šviesmečių). Vietoje to pasitelkiama orbitinė dinamika tam, kad būtų išmatuotos planetų masės
Keplerio ir kitais teleskopais stebėta daugiau nei 100 tranzitinių planetų, kurių dauguma yra Jupiterio tipo dujiniai milžinai besisukantys poroje su žvaigžde. Kepler 11 sistema yra įspūdinga planetų skaičiumi, dydžiu ir artimomis žvaigždei orbitomis.
Iki šiol astronomai sugebėjo nustatyti planetų dydžius ir mases tik trims egzoplanetoms, mažesnėms nei Neptūnas. Dabar vienos planetinės sistemos dėka šis skaičius išaugo iki aštuonių. Šeštoji Kepler 11 planeta ir per toli nuo likusių penkių ir orbitinių trikdžių metodas negali būti taikomas.
Kaip ir Saulės sistemos atvejų, Kepler 11 planetos sukasi beveik toje pačioje plokštumoje. Šis atradimas paremia idėją, jog planetos susiformuoja iš plokščių dujų ir dulkių diskų, kurie sukasi aplink žvaigždę. Susiformavus planetos, buvęs disko plokštumas išlieka planetų orbitų išsidėstyme.
Planetų tankis, gautas ir masės ir spindulio sąryšio, gali padėti išsiaiškinti planetų sudėtį. Visos šešių planetų tankis mažesnis nei Žemės. „Atrodo, kad didžiausią dviejų vidinių planetų masės dalį sudaro vanduo, su galimai egzistuojančia plona vandenilio ir helio atmosfera. Toliausia nuo žvaigždės esančių planetų tankis mažesnis nei vandens, todėl greičiausiai jų vandenilio ir helio atmosferos yra storesnės“, – sako Fortnei. Šie faktai šiek tiek stebina, nes sunku įsivaizduoti, kaip maža ir karšta planeta galėtų išlaikyti plonytę atmosferą.
„Šios planetos yra karštos, nes sukasi labai arti savo žvaigždės. Kuo karštesnis kūnas, tuo didesnės gravitacijos jėgos reikia tam, kad išliktų atmosfera. Aš ir mano studentai vis dar dirbame ties šiuo klausimu, tačiau pirminis mūsų spėjimas būtų toks, kad visos šios planetos susiformavo su daug tankesnėmis vandenilio ir helio atmosferomis, laikui bėgant pamažu jos nyko ir tai, ką mes dabar matome, yra tik atmosferų likučiai“, – sako Fortnei.
Ši šešių planetų sistema įgalina mokslininkus palyginti tarpusavyje pačias vienos ir tos pačios sistemos planetas. Šis faktas leidžia tyrinėti visos planetų sistemos evoliuciją. Visa planetų susiformavimo ir evoliucijos teorija yra paremta Saulės sistema, todėl Kepler 11 atradimo faktas yra labai svarbus teorijos pagrindimo ir vystymo atžvilgiu. Mažų planetų su vandenilio ir helio egzistavimas rodo, kad sistema susiformavo sąlyginai labai greitai.
Ištirta, kad planetų diskai vandenilio ir helio netenka maždaug per 5 milijonus metų, taigi šis faktas, anot Fortnei, rodo planetų susiformavimo greitį. Taip pat svarbios ir vidinių planetų orbitos, kurios yra taip arti viena kitos, kad nepanašu, jog ten planetos ir būtų susiformavusios. Nors kelios iš jų turėjo ten atskrieti iš kitur. Jei planeta yra apsupta dujų disko, pastarasis stabdo planetą ir jį spirale keliauja centro link. Taigi matome, kad tuo pačiu metu Kepler 11 sistemoje vyko ir planetų susiformavimas, ir planetų migracija.
