O planetă orbitează invers în jurul unei pitice roșii și niciun gigant nu poate fi acuzat

O planetă aflată la 72 de ani-lumină de Pământ se învârte în jurul stelei sale pe dos. GJ 3090 b, o lume de puțin peste două ori lățimea Pământului, călătorește în jurul piticei roșii în sens invers direcției în care steaua însăși se rotește, înclinată la aproximativ 136 de grade față de poziția pe care planetele ar trebui să o ocupe. Este prima planetă descoperită vreodată care se mișcă retrograd în jurul unei pitice roșii, cel mai comun tip de stea din galaxie.

Planetele retrograde sunt rare, dar nu sunt o noutate. În fiecare caz anterior al unei orbite atât de grav dezechilibrate într-un sistem cu mai multe planete, astronomii puteau indica un vinovat: o stea companion sau o planetă uriașă exterioară a cărei gravitație, de-a lungul a milioane de ani, a deviat un vecin de pe curs. În jurul lui GJ 3090 nu există un astfel de agresor. Această absență este adevărata noutate, deoarece sugerează că planeta s-ar fi putut naște într-un disc de gaz și praf care se învârtea deja în direcția greșită.

„Spre marea noastră surpriză, nu numai că planeta GJ 3090 b se află pe o orbită puternic dezechilibrată, dar orbitează și retrograd”, a declarat Yann Carteret, student doctorand la Universitatea din Geneva și autor principal al studiului publicat în Astronomy & Astrophysics.

Planeta este o sub-Neptun, de aproximativ 2,2 ori raza Pământului și de 4,5 ori masa acestuia, și își finalizează o orbită în aproximativ 2,9 zile. Steaua sa, o pitică roșie de tip M din constelația sudică Phoenix, este mai mică și mai rece decât Soarele. Sistemul mai conține cel puțin o altă planetă, o sub-Neptun confirmată pe o orbită de 16 zile, plus un candidat la 13 zile.

Cum au prins o planetă mergând pe dos

Nimeni nu poate fotografia orbita direct. Echipa a citit-o din lumina stelei în schimb, folosind un truc cunoscut sub numele de efectul Rossiter-McLaughlin. O stea care se rotește are o parte întorcându-se spre noi și o parte întorcându-se departe, astfel încât lumina din prima jumătate este ușor deplasată spre albastru, iar lumina din a doua spre roșu. Când o planetă traversează fața stelei, blochează o porțiune dintr-o jumătate și apoi din cealaltă. Ordinea în care le acoperă dezvăluie direcția de deplasare.

Pentru o planetă care merge în sensul normal, jumătatea care se apropie este acoperită prima. GJ 3090 b le acoperă în ordinea inversă.

Semnalele sunt minuscule. Un tranzit aici durează aproximativ o oră și un sfert, planeta este mică, iar steaua se rotește încet. Echipa a folosit NIRPS, un spectrograf în infraroșu apropiat de pe telescopul de 3,6 metri al Observatorului European de Sud de la La Silla, în Chile, construit de un consorțiu condus de Universitatea din Geneva și Université de Montréal. Piticile roșii strălucesc mult mai puternic în infraroșu decât în lumina vizibilă, motiv pentru care un instrument infraroșu a putut face ceea ce celor optice le este greu.

Cercetătorii au observat șase tranzite cu NIRPS, patru dintre ele simultan cu spectrograful mai vechi HARPS, colectând 193 de spectre pe parcursul a aproximativ 23 de ore. În loc să caute clasica oscilație în viteza generală a stelei, care era prea slabă pentru a fi detectată, au folosit o metodă numită RM Revolutions care analizează lumina din fâșia exactă de stea ascunsă în spatele planetei în fiecare moment. GJ 3090 b este acum cea mai mică planetă din jurul unei pitice roșii cu o măsurătoare completă a înclinării tridimensionale.

Unde se situează 136 de grade

În Sistemul nostru Solar, planetele orbitează în limita a aproximativ 7 grade față de ecuatorul Soarelui și fiecare dintre ele merge în aceeași direcție în care se rotește Soarele. Un unghi de 90 de grade ar însemna o orbită polară, trecând peste polii stelei. Orice peste 90 este retrograd. La 136 de grade, GJ 3090 b este mai aproape de a fi complet cu susul în jos decât lateral.

Aceasta o plasează printre cele mai înclinate planete pentru care astronomii au o măsurătoare tridimensională, alături de doi giganți gazoși, KELT-19 b și TOI-1710 b. Este, de asemenea, doar al șaselea sistem confirmat cu mai multe planete care conține una înclinată cu peste 70 de grade. În celelalte cinci, notează echipa, există întotdeauna fie o stea companion binară largă, fie o planetă exterioară masivă capabilă să producă daunele.

Piticile roșii fac rezultatul și mai ciudat. Straturile lor exterioare adânci și agitate se crede că exercită maree puternice asupra planetelor apropiate, trăgând treptat orbitele înclinate înapoi la linie. GJ 3090 b pare să fi scăpat de acea corecție, cel mai probabil pentru că este mică și se află suficient de departe, la aproximativ 13 ori raza stelei, pentru ca forța mareică să rămână slabă.

Vinovatul lipsă și un disc de mâna a doua

Echipa a căutat un perturbator ascuns. Combinând ani de date privind viteza radială de la HARPS și NIRPS, imagistică speckle de înaltă rezoluție și măsurători de la telescopul spațial Gaia, au exclus orice stea companion în limita a aproximativ 3 unități astronomice și orice planetă mai grea decât Jupiter în limita a 15 unități astronomice, presupunând că orbitează în același plan ca GJ 3090 b. Orice obiect mai greu de 13 mase Jupiter, linia peste care obiectele sunt considerate pitice brune, este exclus până la 100 de unități astronomice în aceeași ipoteză.

„Absența unui companion masiv care să explice această orbită neobișnuită ne va conduce să explorăm alte ipoteze”, a declarat coautorul Vincent Bourrier de la Universitatea din Geneva.

Explicația lor preferată este un disc de a doua generație. După ce discul original al stelei s-a curățat, tânăra pitică roșie poate fi măturat gaz și praf proaspăt din spațiul interstelar. Acel material ar sosi cu o orientare aleatorie și, în acest caz, a sosit învârtindu-se împotriva stelei. Planetele s-ar fi format apoi în interiorul acestui disc înclinat și ar fi migrat spre interior împreună. Autorii leagă ideea de așa-numitele discuri Peter Pan, discuri ale piticelor roșii care continuă să-și hrănească stelele timp de zeci de milioane de ani, mult mai mult decât prevăd modelele.

Calculul lor adaugă o constrângere. Pentru ca steaua să nu se realinieze cu noul disc, ar fi putut înghiți mai puțin de aproximativ 1.500 de mase Pământului de material, ceea ce, la proporții standard, înseamnă aproximativ 15 mase Pământului de praf. Planetele în sine reprezintă o mare parte din aceasta, așa că cea mai mare parte a prafului din disc trebuie să fi ajuns în planete, mai degrabă decât să cadă pe stea.

Ce nu rezolvă

Cifra de 136 de grade poartă bare de eroare largi, de la aproximativ 118 la 160 de grade. Echipa exclude o orbită polară la 2,5 sigma, un rezultat semnificativ, dar departe de standardul de 5 sigma pe care fizicienii îl rezervă descoperirilor. Înclinarea tridimensională completă depinde, de asemenea, de estimări ale perioadei de rotație, razei și înclinației stelei, nu numai de datele de tranzit.

Ajustarea finală se bazează pe cinci nopți de la un singur instrument. Un tranzit NIRPS cu semnal slab a fost eliminat, iar datele HARPS au fost prea slabe pentru a constrânge unghiul, astfel încât niciun al doilea instrument nu confirmă independent direcția.

Căutarea companionului are o portiță pe care autorii o menționează clar. Limitele lor presupun că orice gigant ascuns orbitează în același plan ca GJ 3090 b. Un corp masiv pe o orbită puternic înclinată nu este complet exclus. Scenariul discului secund este o inferență din ceea ce lipsește, nu ceva ce cineva a observat.

Întrebări frecvente despre planetele retrograde

Ce este o planetă retrogradă?

O planetă retrogradă orbitează în jurul stelei sale în direcția opusă rotației proprii a stelei. Planetele se formează din același disc în rotație care hrănește steaua, așa că în mod normal împărtășesc direcția acesteia. O orbită retrogradă înseamnă că ceva a înclinat planeta sau discul său de naștere cu mai mult de 90 de grade.

Cum știu astronomii în ce direcție orbitează o planetă?

Ei urmăresc planeta traversând în fața stelei sale și măsoară cum se schimbă culoarea luminii stelare. Deoarece o parte a unei stele în rotație se apropie de noi, iar cealaltă se îndepărtează, ordinea în care planeta blochează fiecare parte arată direcția sa de deplasare. Acesta este efectul Rossiter-McLaughlin.

Orbitează ceva retrograd în Sistemul nostru Solar?

Nicio planetă nu orbitează Soarele retrograd și toate cele opt rămân aproape de ecuatorul Soarelui. Unele luni o fac: cea mai mare lună a lui Neptun, Triton, orbitează împotriva rotației planetei și se crede că este un obiect capturat. Venus se rotește retrograd pe axa sa, dar orbita sa merge în sensul normal.

Ar putea GJ 3090 b să susțină viața?

Studiul nu spune nimic despre viață. Planeta își înconjoară steaua în mai puțin de trei zile, mult mai aproape decât Mercur de Soare. La aproximativ 4,5 mase Pământului și 2,2 raze Pământului, este o sub-Neptun, o clasă de obicei considerată a purta un înveliș gros de gaz, mai degrabă decât o suprafață stâncoasă expusă.

Planeta a fost identificată pentru prima dată de telescopul spațial TESS al NASA și confirmată în 2022. Tranzitele NIRPS din spatele noii măsurători au fost înregistrate în 2024, iar lucrarea a fost acceptată de Astronomy & Astrophysics în august 2026 și publicată în septembrie. Scenariul autorilor face o predicție testabilă: dacă fiecare planetă din sistem s-a format în același disc înclinat, „frații” lui GJ 3090 b ar trebui să împărtășească înclinarea sa retrogradă. Următorul pas este măsurarea orbitelor lor și pe acestea, ceea ce va fi dificil, deoarece planeta de 16 zile nu traversează niciodată steaua din punctul nostru de vedere.

Referință: Carteret et al., „Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS,” Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661989

Etichete: știri, ESO, exoplanete, GJ 3090 b, La Silla Observatory, NIRPS