Astronomer har fångat de första spinnmätningarna någonsin av planeter som utgör stjärnsystemet HR 8799.

Upptäcktes 2008 av W. M. Keck Observatory och Gemini Observatory, som båda ligger på Hawaii, stjärnsystemet HR 8799 ligger 129 ljusår bort och har fyra så kallade super-Jupiter-planeter, var och en mer massiv än Jupiter. HR 8799 är ett av de första planetsystem som fick sin bild direkt tagen med ett teleskop.

Dock, ingen av HR 8799-planeternas rotationsperioder, eller snurrhastigheter, hade mätts – och faktiskt, snurrhastigheten (som översätts till längden av en dag på planeten) har uppmätts för endast en handfull av de tusentals exoplaneter som hittills upptäckts.

Genombrottet möjliggjordes av ett Caltech och Keck Observatory-ledda vetenskaps- och ingenjörsteam som utvecklade ett instrument som heter Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC). Driftsatt mellan 2018 och 2020, instrumentet kan observera, med extremt hög spektral upplösning, exoplaneter som tidigare avbildats. KPIC ger en upplösning som är tillräckligt hög för att dechiffrera hur snabbt planeterna snurrar.

En studie om resultaten har godkänts för publicering i The Astronomical Journal ; arbetet representerar de första vetenskapliga resultaten från KPIC.

Studien visade att de minsta rotationshastigheterna för två av HR 8799-planeterna, känd som HR 8799 d och HR 8799 e, är 10,1 kilometer per sekund (km/s) och 15 km/s, respektive. Detta översätts till en längd på dagen som kan vara så kort som tre timmar eller kan vara så lång som 24 timmar, som på jorden, beroende på planeternas lutning, som för närvarande är obestämda. För sammanhanget, Jupiter har en rotationshastighet på cirka 12,7 km/s, och en dag på Jupiter varar nästan 10 timmar.

Teamet kunde också begränsa spinn av en tredje planet, HR 8799 c, till en övre gräns på mindre än 14 km/s. Rotationshastigheten för den fjärde planeten, HR 8799 b, kunde inte slutgiltigt fastställas.

Att känna till planeternas rotationshastigheter ger viktiga ledtrådar om hur de bildades.

"Med KPIC, vi kunde få de högsta spektrala upplösningsobservationerna som någonsin utförts av HR 8799 exoplaneter, " säger Jason Wang, den 51 Pegasi b postdoktorale forskarassistent i astronomi vid Caltech och huvudförfattare till studien. "Detta tillåter oss att studera dem med finare granularitet än någonsin tidigare och låser upp nyckeln till att få en djupare förståelse av inte bara hur dessa fyra planeter bildades utan hur gasjättar i allmänhet utvecklas i hela universum."