Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä [1] on löytänyt kevyimmän tiedossa olevan planeetan, joka kiertää muuta tähtiä kuin aurinko ("eksoplaneetta").
Uusi eksoplanetaatti kiertää kirkkaan tähden mu Araea, joka sijaitsee eteläisen alttari-tähdistössä. Se on toinen tähti, joka on löydetty tämän tähden ympäri, ja se suorittaa täyden vallankumouksen 9,5 päivässä.
Uuden planeetan, jonka massa on vain 14-kertainen maapallon massaan nähden, se on suurimman mahdollisen kallioisen planeetan kynnyksellä, joten se on mahdollinen supermaan kaltainen esine. Uraanilla, joka on pienin aurinkojärjestelmän jättiläis planeetoista, on samanlainen massa. Uranus ja uusi eksoplaneetta eroavat kuitenkin niin paljon etäisyydestään isäntähtiä, että niiden muodostuminen ja rakenne ovat todennäköisesti hyvin erilaisia.
Tämä löytö tehtiin mahdolliseksi ennennäkemätöntä HARPS-spektrografin tarkkuutta ESOn 3,6 metrin teleskoopilla La Sillassa, joka mahdollistaa radiaalinopeuksien mittaamisen tarkkuudella, joka on parempi kuin 1 m / s. Se on jälleen yksi selkeä osoitus Euroopan johtajuudesta eksoplaneettojen tutkimuksen alalla.
Ainutlaatuinen planeetan metsästyskone
Sen jälkeen, kun Michel Mayor ja Didier Queloz Geneven observatoriosta (Sveitsi) havaitsivat ensimmäisen kerran tähtiä 51 ympäröivän planeetan vuonna 1995, tähtitieteilijät ovat oppineet, että aurinkokuntamme ei ole ainutlaatuinen, koska yli 120 jättilä planeettaa, jotka kiertävät muita tähtiä, löydettiin lähinnä säteittäisnopeustutkimuksilla (vrt. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 ja ESO PR 03/03).
Tämä perustavanlaatuinen havainnointimenetelmä perustuu keskitähden nopeuden vaihteluiden havaitsemiseen johtuen (näkymättömän) eksoplaneetan painovoiman muutoksen suunnasta, kun se kiertää tähtiä. Mitattujen nopeusvaihtelujen arviointi antaa mahdollisuuden päätellä planeetan kiertorata, erityisesti ajanjakso ja etäisyys tähdestä, sekä vähimmäismassa [2].
Jatkuva eksoplaneettojen etsiminen vaatii parempaa ja parempaa instrumentointia. Tässä yhteydessä ESO otti epäilemättä johtoaseman uudella HARPS-spektrografilla (High Precision Radial Velocity Planet Searcher) 3,6 metrin teleskoopilla ESO La Silla-observatoriossa (katso ESO PR 06/03). Lokakuussa 2003 ESO: n jäsenvaltioiden tutkimusyhteisölle tarjottava ainutlaatuinen instrumentti on optimoitu havaitsemaan planeettoja kiertoradalla muiden tähtijen (”eksoplaneettojen”) ympärillä tarkkojen (säteittäisten) nopeusmittausten avulla, jotka ovat vertaansa vailla tarkkuutta 1 metri sekunnissa. .
HARPS rakensi eurooppalainen konsortio [3] yhteistyössä ESO: n kanssa. Se on jo toiminnan alusta lähtien osoittanut erittäin korkean tehokkuutensa. Verrattuna CORALIE: hen, toiseen hyvin tunnettuun planeettojen metsästykseen optimoituun spektrografiin, joka on asennettu Sveitsin ja Eulerin 1,2-metriseen teleskooppiin La Sillaan (vrt. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), tyypilliset havaintoajat ovat lyhentyneet. kertoimella sata ja mittausten tarkkuutta on korotettu kymmenellä.
Nämä parannukset ovat avanneet uusia näkökulmia aurinkoisten planeettojen etsimiseen ja asettaneet uudet standardit instrumenttiselle tarkkuudelle.
Planeettajärjestelmä mu Araen ympärillä
Tähti mu Arae on noin 50 valovuoden päässä. Tämä aurinkoa muistuttava tähti sijaitsee Ara-eteläisessä tähdistössä (alttari) ja on riittävän kirkas (5. magnitudi) havaittavissa ilman apua.
Mu Araen tiedettiin jo olevan satamassa Jupiterin kokoinen planeetta, jonka kiertorata oli 650 päivää. Aikaisemmat havainnot vihjasivat myös toisen seuralaisen (planeetta tai tähti) läsnäololle paljon kauempana.
Tähtitieteilijöiden tästä esineestä saamat uudet mittaukset yhdistettynä muiden ryhmien tietoihin vahvistavat tämän kuvan. Mutta kuten ryhmän jäsen Fran? Ois Bouchy toteaa: ”Uusien HARPS-mittausten lisäksi ei vain vahvistettu sitä, mitä aiemmin uskoimme tietävänsä tähdistä, vaan ne myös osoittivat, että läsnä oli uusi planeetta lyhyellä kiertoradalla. Ja tämä uusi planeetta näyttää olevan pienin vielä löydetty muun tähden kuin aurinko. Tämä tekee mu Araesta erittäin mielenkiintoisen planeettajärjestelmän. "
Kahdeksan yön aikana kesäkuussa 2004 tarkkailtiin mu Araea toistuvasti ja sen radiaalinopeus mitattiin HARPS: lla saadakseen tietoa tähden sisäpinnasta. Tämä ns. Astero-seismologiatekniikka (ks. ESO PR 15/01) tutkii pieniä akustisia aaltoja, jotka saavat tähden pinnan pulssimaan ajoittain sisään ja ulos. Tietäen tähden sisäisen rakenteen, tähtitieteilijät pyrkivät ymmärtämään sen tähtitunnelmassa havaitun epätavallisen määrän raskaita elementtejä. Tämä epätavallinen kemiallinen koostumus voisi tarjota ainutlaatuista tietoa planeetan muodostumisen historiaan.
Nuno Santos, toinen ryhmän jäsen, sanoo: "Yllätykseemme uusien mittausten analyysi paljasti radiaalisen nopeuden vaihtelun 9,5 päivän ajanjakson ajan akustisen värähtelysignaalin päällä!"
Tämä löytö on tehty mahdolliseksi astero-seimologiakampanjan aikana saatujen lukuisten mittausten ansiosta.
Tästä päivästä lähtien tähtiä, joka oli myös osa HARPS-konsortion tutkimusohjelmaa, tarkkailtiin säännöllisesti huolellisella tarkkailustrategialla tähden ”seismisen melun” vähentämiseksi.
Nämä uudet tiedot vahvistivat kesäkuun 8 yön aikana todettujen säteittäisnopeuden vaihteluiden amplitudin ja jaksottaisuuden. Tähtitieteilijöille annettiin vain yksi vakuuttava selitys tälle jaksottaiselle signaalille: toinen planeetta kiertää Ara Araea ja suorittaa täyden vallankumouksen 9,5 päivässä.
Mutta tämä ei ollut ainoa yllätys: säteittäisnopeuden amplitudista, joka on planeetan painovoiman vetämän tähden aiheuttama heiluminen, tähtitieteilijät saivat planeetan massan, joka on vain 14-kertainen maapallon massaan nähden. ! Kyse on Uranuksen massasta, joka on pienin aurinkojärjestelmän jättiläis planeetoista.
Äskettäin löydetty eksoplaneetta asettaa siis uuden ennätyksen pienimmässä planeetassa, joka löydettiin aurinko-tyyppisen tähden ympäriltä.
Rajalla
Tämän planeetan massa asettaa sen erittäin suurten maapallomaisten (kivisten) planeettojen ja jättiläisten planeettojen väliseen rajaan.
Koska nykyiset planeettojen muodostumismallit ovat vielä kaukana mahdollisuudesta ottaa huomioon kaikki hämmästyttävä monimuotoisuus havaittujen ekstrasolaaristen planeettojen keskuudessa, tähtitieteilijät voivat vain spekuloida esillä olevan kohteen todellisesta luonteesta. Nykyisessä jättiläisen planeetan muodostumisen paradigmassa ydin muodostetaan ensin kiinteiden ”tasonsimallien” lisääntymisen kautta. Kun tämä ydin saavuttaa kriittisen massan, kaasu kerääntyy "karkuun" ja planeetan massa kasvaa nopeasti. Esillä olevassa tapauksessa tätä myöhempää vaihetta ei todennäköisesti ole tapahtunut, koska muuten planeetasta olisi tullut paljon massiivisempi. Lisäksi viimeaikaiset mallit, jotka ovat osoittaneet, että muuttuminen lyhentää muodostumisaikaa, on epätodennäköistä, että esillä oleva esine on siirtynyt suurilla etäisyyksillä ja jäänyt niin pieneksi.
Tämä esine on siis todennäköisesti planeetta, jolla on kivinen (ei jäinen) ydin, jota ympäröi pieni (koko kymmenesosa kokonaismäärästä) kaasumainen verhokäyrä, ja sen vuoksi sitä voidaan pitää ”supermaana”.
Muut näkymät
HARPS-yhteenliittymä, jota johtaa Michel Mayor (Geneven observatorio, Sveitsi), on saanut 100 tarkkailuyötä vuodessa 5 vuoden ajanjaksolla ESO: n 3,6 metrin kaukoputkella suorittamaan yhden kunnianhimoisimmista systemaattisista etsinnoista eksoplaneetoille, jotka on tähän mennessä toteutettu. maailmanlaajuinen. Tätä tarkoitusta varten konsortio mittaa toistuvasti satojen tähtien nopeuksia, jotka saattavat pitää samaan planeettajärjestelmiin.
Tämän uuden valoplaneetan havaitseminen alle vuoden käytön jälkeen osoittaa HARPSin erinomaisen potentiaalin havaita kivisiä planeettoja lyhyillä kiertoradalla. Lisäanalyysi osoittaa, että HARPS: lla saavutetut esitykset mahdollistavat suurten ”telluuristen” planeettojen havaitsemisen, joiden massa on vain muutama kerta. Tällainen kyky on merkittävä parannus verrattuna aiempiin planeettatutkimuksiin. Tällaisten kivisten esineiden havaitseminen vahvistaa tulevien kauttakulkuilmaisimien kiinnostusta avaruudesta sellaisten operaatioiden kanssa kuin COROT, Eddington ja KEPLER, joiden on pystyttävä mittaamaan niiden säde.
Lisää tietoa
Tässä lehdistötiedotteessa kuvattu tutkimus on lähetetty julkaistavaksi johtavalle astrofysiikkalehdelle “Astronomy and Astrophysics”. Esipainatus on saatavana postscript-tiedostona osoitteessa http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Huomautuksia
[1]: Joukkue koostuu Nuno Santosista (Centro de Astronomia ja Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugali), Français Bouchysta ja Jean-Pierre Sivanista (Marseillen laboratorio, Ranska), Michel pormestari, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry ja Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Genve, Sveitsi), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Ranska), Gaspare Lo Curto ja Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Ranska), Willy Benz ja Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universitten Bern, Sveitsi) ja Jean-Louis Bertaux (Palvelun d'Aronomie de Verri re-le-Buisson, Pariisi, Ranska). .
[2] Radiaalinopeuden menetelmän perustava rajoitus on tuntematon planeetta kiertoradan kaltevuudesta, joka sallii vain planeetan alemman massarajan määrittämisen. Tilastolliset näkökohdat osoittavat kuitenkin, että useimmissa tapauksissa todellinen massa ei ole paljon suurempi kuin tämä arvo. Tässä tekstissä käytettyjen eksoplaneettojen massayksiköt ovat 1 Jupiterin massa = 22 Uraanimassat = 318 Maan massat; 1 Uraanimassat = 14,5 maan massat.
[3] HARPS on suunnitellut ja rakentanut kansainvälinen tutkimuslaitosten yhteenliittymä, jota johtaa Observatoire de Genve (Sveitsi) ja johon kuuluvat Hava-Provencen Observatoire (Ranska), Physikalisches Institut der Universitten Bern (Sveitsi). Service d'Aeronomie (CNRS, Ranska), samoin kuin ESO La Silla ja ESO Garching.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
