Strumień młodych gwiazd, trzy planety, układ podwójny. TOI-451 to jeden z najciekawszych układów planetarnych

Cały układ planetarny znajduje się około 400 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Erydanu.

Gwiazda macierzysta TOI 451 to gwiazda podobna do Słońca. Jej masa szacowana jest na 95 proc. masy Słońca, a rozmiar na 88 proc. rozmiaru Słońca. Gwiazda jest także nieznacznie chłodniejsza od naszej gwiazdy dziennej. 

Co ciekawe, gwiazda należy do strumienia gwiazd przebiegającego m.in. przez gwiazdozbiory Ryb i Erydanu. Takie strumienie powstają, gdy grawitacja naszej galaktyki rozrywa gromadę gwiazd czy galaktykę karłowatą. Strzępy takiej gromady, czyli pojedyncze gwiazdy, podążają dalej tą samą drogą, którą wcześniej podążała gromada, ale zamiast tego układają się w rozległy strumień gwiazd. Ten konkretny strumień ma około 1300 lat świetlnych długości. 

Przyglądając się tym gwiazdom, pierwotnie astronomowie oszacowali ich wiek na około miliard lat. Jednak dokładniejsze pomiary wykonane za pomocą teleskopu TESS pozwoliły ustalić, że gwiazdy rotują wokół własnych osi znacznie szybciej niż Słońce, a na dodatek na ich powierzchniach widać liczne plamy (podobne do plam słonecznych). TOI 451 obraca się wokół własnej osi w ciągu zaledwie około 5 dni. Dla porównania Słońce, którego wiek to ok. 4,6 mld lat, obraca się w około 30 dni. Te dwie charakterystyczne cechy pozwoliły astronomom zweryfikować informacje o wieku gwiazdy. TOI 451 ma zaledwie około 120 mln lat. Jest to zatem bardzo młoda gwiazda, rówieśniczka gwiazd tworzących asteryzm Plejad. 

Mimo to delikatne zmiany jasności gwiazdy pozwoliły badaczom ustalić, że wokół niej krążą aż trzy masywne egzoplanety. W przeciwieństwie do planet Układu Słonecznego, wszystkie trzy znajdują się ekstremalnie blisko swojej gwiazdy. Najodleglejsza z nich znajduje się wciąż trzy razy bliżej gwiazdy niż Merkury w naszym układzie planetarnym. 

Pierwsza planeta – TOI 451 b – na okrążenie swojej gwiazdy potrzebuje 1,9 dnia. Planeta ta jest prawie dwa razy większa od Ziemi. Druga z planet na okrążenie gwiazdy potrzebuje 9,2 dni i jest trzy razy większa od Ziemi. Najdalsza potrzebuje na jeden obieg „aż” 16 dni i jest... tak, zgadliście, cztery razy większa od Ziemi. 

Oczywiście, znajdując się tak blisko swojej gwiazdy, wszystkie planety wystawione są na ogromne ilości promieniowania i silne wiatry emitowane przez młodą gwiazdę. Badacze szacują, że na powierzchniach tych planet temperatura waha się w zakresie od 1200 do 450 stopni Celsjusza, więc życia raczej tam szukać nie można. Jednocześnie duża masa planet sprawia, że ich stosunkowo silna grawitacja mogła pomóc planetom w utrzymaniu atmosfer. 

Zważając na to, że planety te można obserwować podczas tranzytu, stanowią one doskonałą okazję do badania atmosfer podświetlonych przez światło gwiazdy. Gdy planeta przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy, część promieniowania przechodzi przez atmosferę planety. Dzięki temu na Ziemi możemy w świetle gwiazdy obserwować linie widmowe pierwiastków tworzących atmosferę poszczególnych planet. 

Nie dość, że mamy do czynienia z gwiazdą należącą do strumienia gwiezdnego, nie dość, że mamy trzy ciekawe, stosunkowo bliskie egzoplanety, to dane z przeglądu WISE wskazują, że wokół gwiazdy TOI 451 znajduje się rozległy pierścień zderzających się ze sobą planetoid, który wyraźnie świeci w podczerwieni. 

Na zdjęciach z TESS naukowcy znaleźli także jeszcze jeden bardzo słaby obiekt, znajdujący się dwa piksele od gwiazdy. Najprawdopodobniej jest to odległy o 27 dni świetlnych układ podwójny, składający się dwóch karłów typu M o masie 0,45 masy Słońca każdy. Ów układ podwójny także jest grawitacyjnie związany z gwiazdą TOI 451.