Viisitoista vuotta sitten maailman suurimpien kaukoputkien oli vielä löydettävä planeetta, joka kiertää toista tähteä. Nykyään teleskoopit, jotka eivät ole suurempia kuin tavarataloissa, ovat osoittaneet pystyvänsä havaitsemaan aiemmin tuntemattomia maailmoja. Pienellä, 4-tuumaisella halkaisijalla varustetulla teleskoopilla havaittu uusi planeetta osoittaa, että olemme planeetan löytämisen uuden aikakauden kärjessä. Pian uudet maailmat voivat sijaita kiihtyvässä tahdissa, tuomalla ensimmäisen maapallon maailman havaitsemisen askeleen lähemmäksi.
"Tämä löytö osoittaa, että jopa nöyrät kaukoputket voivat antaa suuren panoksen planeettahakuihin", sanoo Guillermo Torres Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta (CfA), tutkimuksen yhteiskirjoittaja.
Tämä tutkimus julkaistaan verkossa osoitteessa http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421, ja se ilmestyy The Astrophysical Journal Letters -lehden tulevassa numerossa.
Tämä on ensimmäinen ekstrasolaarisen planeetan löytö, jonka teki omistettu tutkimus useista tuhansista suhteellisen kirkkaita tähtiä taivaan suurilla alueilla. Se tehtiin käyttämällä Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES) -verkkoa, joka on pieni, suhteellisen edullinen kaukoputki, joka on suunniteltu etsimään erityisesti kirkkaita tähtiä kiertäviä planeettoja. Tutkimusryhmä, jota johtivat David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown kansallisesta ilmakehätutkimuskeskuksesta (NCAR) ja Edward Dunham Lowellin observatoriosta, kehitti TrES-verkon. Alkuperäinen tuki TrES-verkolle saatiin NASA: n suihkukoneiden laboratoriosta ja Kalifornian teknillisestä instituutista.
”Kesti useita tohtorintutkintoja tutkijat, jotka työskentelevät kokopäiväisesti kehittääkseen tämän hakuohjelman tietoanalyysimenetelmiä, mutta laite itse käyttää yksinkertaisia, myymälästä poistettuja komponentteja ”, Charbonneau sanoo.
Vaikka TrES-verkon pienet kaukoputket tekivät ensimmäisen havainnon, seurantahavaintoja vaadittiin muissa tiloissa. Havainnot W.M. Keckin observatorio, joka Kalifornian yliopistolle, Caltechille ja NASA: lle ylläpitää maailman kahta suurinta teleskooppia Havaijilla, olivat erityisen tärkeitä planeetan olemassaolon vahvistamisessa.
Planeettavarjot
Newfound-planeetta on Jupiterin kokoinen kaasujätteinen kiertävä tähti, joka sijaitsee noin 500 valovuoden päässä maapallosta Lyran tähdistössä. Tämä maailma kiertää tähtensä jokaista 3.03 päivää vain 4 miljoonan mailin etäisyydellä, paljon lähempänä ja nopeammin kuin aurinkokuntamme oleva elohopea planeetta.
Tähtitieteilijät käyttivät innovatiivista tekniikkaa löytääkseen tämän uuden maailman. Se löydettiin kauttakulkumenetelmällä, joka etsii tähtien kirkkautta, kun planeetta ylittää suoraan tähden edessä ja heittää varjon. Jupiterin kokoinen planeetta estää vain noin 100/100: sta auringon kaltaisen tähden valosta, mutta se riittää tekemään siitä havaittavissa.
Menestyäkseen kauttakulkuhakujen on tutkittava monia tähtiä, koska kauttakulku nähdään vain, jos planeettajärjestelmä sijaitsee melkein reunaan näkölinjaamme. Parhaillaan on meneillään useita erilaisia kauttakulkuhakuja. Useimmat tutkivat taivaan rajoitettuja alueita ja keskittyvät vaaleampiin tähtiin, koska ne ovat yleisempiä, mikä lisää mahdollisuuksia löytää kauttakulkujärjestelmä. TrES-verkko keskittyy kuitenkin kirkkaampien tähtien etsimiseen suuremmilla taivaanharjoilla, koska kirkkaita tähtiä kiertäviä planeettoja on helpompi tutkia suoraan.
"Ainoa mitä meidän on työskenneltävä, on tähden tuleva valo", Brown sanoo. "On paljon vaikeampaa oppia mitään, kun tähdet ovat vaaleat."
"On melkein paradoksaalista, että pienet kaukoputket ovat tehokkaampia kuin suuret, jos käytät kauttakulkumenetelmää, koska elämme aikaan, jolloin tähtitieteilijät suunnittelevat jo 100 metrin halkaisijaisia kaukoputkia", sanoo johtava kirjailija Roi Alonso Astrofysikaalisesta instituutista. Kanariansaaret (IAC), jotka löysivät uuden planeetan.
Tunnetuimmat ekstrasolaariset planeetat löydettiin käyttämällä ”Doppler-menetelmää”, joka havaitsee planeetan painovoiman vaikutuksen tähtinsä spektroskooppisesti hajottamalla tähden valo sen komponenttiväriin. Tietoja, jotka voidaan saada planeetasta Doppler-menetelmällä, on kuitenkin rajoitetusti. Esimerkiksi vain alaraja massalle voidaan määrittää, koska kulmaa, jolla katsomme järjestelmää, ei tunneta. Korkean massan ruskea kääpiö, jonka kiertorata on erittäin taipuvainen näkölinjamme suuntaan, tuottaa saman signaalin kuin pienimassallinen planeetta, joka on melkein reunalla.
”Kun tähtitieteilijät löytävät kulkevan planeetan, tiedämme, että sen kiertorata on pohjimmiltaan reuna-alue, joten voimme laskea sen tarkan massan. Valon määrästä, jonka se estää, opitaan sen fyysinen koko. Yhdessä tapauksessa olemme jopa kyenneet havaitsemaan ja tutkimaan jättiläisen planeetan ilmakehän ”, Charbonneau sanoo.
Epäiltyjen lajittelu
TrES-tutkimuksessa tutkittiin noin 12 000 tähteä 36 taivaan neliön asteessa (alue, joka on puolet ison kalvon kulhon kokoisesta). Brownin jatko-opiskelija Roi Alonso yksilöi 16 mahdollista ehdokasta planeetan kauttakulkuun. ”TrES-kysely antoi meille alustavan kokoelman epäillyistä. Sitten meidän oli tehtävä paljon seurantatarkastuksia huijareiden poistamiseksi ”, sanoo avustaja Alessandro Sozzetti (Pittsburghin yliopisto / CfA).
Kysyttyään ehdokasluettelon huhtikuun lopulla tutkijat käyttivät kaukoputkia CfA: n Whipple-observatoriossa Arizonassa ja Oak Ridgen observatoriossa Massachusettsissa saadakseen lisää fotometrisiä (kirkkaus) havaintoja sekä spektroskopisia havaintoja, jotka eliminoivat pimennystä aiheuttavat binaaritähdet.
Kahden kuukauden kuluttua joukkue oli saanut lupauksen lupaavimmalle ehdokkaalle. Torresin ja Sozzettin korkean resoluution spektroskopiset havainnot NASA: n aikataulusta 10 metrin halkaisijan omaavalla Keck I-teleskoopilla Havaijilla tarkensivat tapauksen.
”Ilman tätä seurantatyötä fotometriset tutkimukset eivät voi kertoa, mitkä heidän ehdokkaistaan ovat todellisuudessa planeettoja. Todiste vanukasta on kiertorata vanhemmalle tähdelle, ja saimme sen käyttämällä Doppler-menetelmää. Siksi tämän tähden Keck-havainnot olivat niin tärkeitä todistettaessa, että olemme löytäneet todellisen planeettajärjestelmän ”, sanoo avustaja David Latham (CfA).
Erinomaisesti normaali
Planeetta, jota kutsutaan TrES-1: ksi, on massaa ja kokoaan (halkaisijaa) paljon kuin Jupiter. Se on todennäköisesti kaasujätte, joka koostuu pääasiassa vedystä ja heliumista, maailmankaikkeuden yleisimmistä elementeistä. Mutta toisin kuin Jupiter, se kiertää hyvin lähellä tähtiä, antaen sille lämpötilan noin 1500 astetta F.
Astronomit ovat erityisen kiinnostuneita TrES-1: stä, koska sen rakenne sopii niin hyvin teoriaan, toisin kuin ensimmäinen löydetty kauttakulkuplaneetta, HD 209458b. Jälkimmäinen maailma sisältää suunnilleen saman massan kuin TrES-1, mutta on kooltaan noin 30% suurempi. Jopa sen läheisyys tähtiin ja siihen liittyvä lämpö ei selitä niin suurta kokoa.
"Löytämällä TrES-1 ja näkemällä kuinka normaali se on, saa meidät epäilemään, että HD 209458b on" pariton "planeetta", Charbonneau sanoo.
TrES-1 kiertää tähtiään 72 tunnin välein sijoittaen sen samanlaisten planeettojen joukkoon, jotka tunnetaan nimellä “kuumat Jupiterit”. Sellaiset maailmat muodostuivat todennäköisesti paljon kauemmaksi tähdestään ja muuttivat sitten sisäänpäin, pyyhkäisemällä pois prosessin kaikki muut planeetat. Monet planeettajärjestelmät, joiden havaittiin sisältävän kuumia Jupitereita, osoittavat, että aurinkokuntamme voi olla epätavallinen sen suhteellisen hiljaisesta historiasta.
Sekä TrES-1: n läheinen kiertorata että sen siirtymishistoria tekevät epätodennäköiseksi, että hänellä olisi kuita tai renkaita. Siitä huolimatta, tähtitieteilijät jatkavat tämän järjestelmän tutkimista tarkkaan, koska tarkat fotometriset havainnot voivat havaita kuut tai renkaat, jos niitä on. Lisäksi yksityiskohtaiset spektroskooppiset havainnot voivat antaa johtolankoja planeetan ilmapiirin läsnäololle ja koostumukselle.
Tuloksia kuvaavan paperin laatija: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres ja David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Pittsburghin yliopisto / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O’Donovan (Caltech); ja Robert Stefanik (CfA).
Tämän yhteisen ilmoituksen antavat samanaikaisesti CfA, IAC, NCAR, Pittsburghin yliopisto ja Lowellin observatorio.
The W.M. Keckin observatorioa johtaa Kalifornian tähtitieteen tutkimusjärjestö, Kalifornian teknillisen instituutin, Kalifornian yliopiston ja kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon tieteellinen kumppanuus.
Harvard-Smithsonian Astrophysics Center (CfA), jonka pääkonttori sijaitsee Cambridgessä, Massachusettsissa, on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard College Observatoryn yhteistyö. CfA: n tutkijat, jotka on jaettu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: Harvard CfA: n lehdistötiedote
