Kuvaluotto: ESO
Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä [1] ilmoittaa löytävänsä ja tutkivan kaksi uutta auringon ulkopuolista planeettaa (eksoplaneettoja). Ne kuuluvat OGLE-kauttakulkuehdokasobjekteihin ja niitä voitaisiin kuvata yksityiskohtaisesti. Tämä kolminkertaistaa kuljetusmenetelmällä löydettyjen eksoplaneettojen määrän; kolme tällaista esinettä tunnetaan nyt.
Havainnot suoritettiin maaliskuussa 2004 FLAMES-monisäikeispektrometrillä 8,2 m: n VLT Kueyen-teleskoopilla ESO Paranal Observatoryssa (Chile). Ne antoivat tähtitieteilijöille mahdollisuuden mitata tarkkoja säteittäisnopeuksia neljäkymmentäyhdelle tähdelle, joiden OGLE-tutkimus oli havainnut väliaikaisen kirkkauden ”laskun”. Tämä vaikutus voi olla kauttakulun allekirjoitus kiertävän planeetan tähden edessä, mutta sen voi aiheuttaa myös pieni tähtikappale.
Kahdelle tähdelle (OGLE-TR-113 ja OGLE-TR-132) mitatut nopeusmuutokset paljastivat planeetta-massa-seuralaisten läsnäolon äärimmäisen lyhyillä jaksoilla.
Tämä tulos vahvistaa uuden jättiläinen planeettojen luokan olemassaolon, nimeltään ”erittäin kuumia Jupitereita” niiden koon ja erittäin korkean pintalämpötilan vuoksi. Ne ovat erittäin lähellä isäntähtään ja kiertävät niitä alle 2 (Maan) päivän sisällä.
Kuljetusmenetelmä eksoplaneettien havaitsemiseksi demonstroidaan suurelle yleisölle 8. kesäkuuta 2004, kun Venus-planeetta kulkee aurinkolevyn edessä, vrt. VT-2004 -ohjelma.
Löydä muita maailmoja
Kuluneen vuosikymmenen aikana tähtitieteilijät ovat oppineet, että aurinkokuntamme ei ole ainutlaatuinen, koska säteittäisnopeustutkimuksilla löydettiin yli 120 muista tähtiä kiertävää jättiläinen planeettaa (vrt. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 ja ESO PR) 03/03).
Radiaalinopeuden tekniikka ei kuitenkaan ole ainoa väline eksoplaneettojen havaitsemiseksi. Kun planeetta sattuu kulkemaan vanhemman tähtinsä edessä (katsottuna maapallosta), se estää pienen osan tähden valosta meidän mielestämme. Mitä suurempi planeetta on tähteen nähden, sitä suurempi on valon osuus, joka on tukossa.
Se on täsmälleen sama vaikutus, kun Venus kuljettaa Solar-levyn 8. kesäkuuta 2004, vrt. ESO PR 03/04 ja VT-2004 -ohjelman verkkosivusto. Viime vuosisatojen ajan tällaisia tapahtumia käytettiin arvioimaan aurinko-maa-etäisyyttä, ja sillä on erittäin hyödyllisiä vaikutuksia astrofysiikkaan ja taivaanmekaniikkaan.
Nykyään planeettamatkojen kauttakulku on kasvussa. Useat tutkimukset yrittävät löytää muiden maailmojen heikot allekirjoitukset tähtien fotometrisillä mittauksilla etsimällä tähden määräajoin himmennystä, kun planeetta kulkee levyn edessä.
Yksi näistä, OGLE-tutkimus, oli alun perin suunniteltu havaitsemaan mikroleikkaustapahtumat tarkkailemalla erittäin suuren määrän tähtiä kirkkaudella säännöllisin väliajoin. Viimeisen neljän vuoden aikana se on myös etsinyt ajoittain matalia tähtipisteiden kirkkauksia, jotka johtuvat pienten kiertävien esineiden (pienet tähdet, ruskeat kääpiöt tai Jupiter-kokoiset planeetat) säännöllisestä kulkusta. OGLE-ryhmä on sittemmin ilmoittanut 137 ”planeetan kauttakulkuehdokasta” tutkimuksestaan, joka koski noin 155 000 tähteä kahdessa eteläisessä taivaan kentässä, toista galaktisen keskuksen suuntaan ja toista Carinan tähdistössä.
OGLE-siirtojen luonteen ratkaiseminen
OGLE-läpikulkuehdokkaat havaittiin havaitsemalla havaittujen tähtiä muutaman prosentin jaksottaisella vähentymisellä. Jupiterin kokoisen planeetan säde on noin 10 kertaa pienempi kuin aurinko-tyyppisen tähden [2], ts. Se peittää noin 1/100 kyseisen tähden pinnasta ja siten estää noin 1% tähtivalosta. kauttakulku.
Pelkästään kauttakulkutapahtuman läsnäolo ei kuitenkaan paljasta kauttakulkuelimen luonnetta. Tämä johtuu siitä, että pienmassatähti tai ruskea kääpiö sekä samaan suuntaan nähtynä taustan varjoavan binaarijärjestelmän muuttuva kirkkaus voivat johtaa kirkkauden variaatioihin, jotka simuloivat kiertävän jättiläisen planeetan tuottamia.
Läpäisevän objektin luonne voidaan kuitenkin määrittää emolevyn säteittäisnopeuden havainnoinneilla. Nopeusvaihtelujen (amplitudi) koko liittyy suoraan toissijaisen esineen massaan ja sallii sen vuoksi erottaa toisistaan tähdet ja planeetat havaitun kirkkauden ”pudotuksen” syynä.
Tällä tavalla fotometriset siirtohaut ja radiaalinopeuden mittaukset yhdistyvät erittäin tehokkaaksi tekniikaksi uusien eksoplaneettojen havaitsemiseksi. Lisäksi se on erityisen hyödyllinen niiden ominaisuuksien selvittämisessä. Vaikka planeetan havaitseminen säteittäisnopeusmenetelmällä antaa vain pienemmän arvion sen massasta, kauttakulun mittaus mahdollistaa planeetan tarkan massan, säteen ja tiheyden määrittämisen.
137 OGLE-läpikulkuehdokkaan säteittäisnopeuden seuranta ei ole helppo tehtävä, koska tähdet ovat suhteellisen heikot (visuaaliset magnitudit noin 16). Tämä voidaan tehdä vain käyttämällä teleskooppia luokassa 8-10m korkearesoluutioisella spektrografilla.
Kahden uuden eksoplaneetan luonne
Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä [1] käytti siis 8,2 m: n VLT Kueyen-kaukoputkea. Maaliskuussa 2004 he seurasivat 41 OGLE: n ”tärkeintä kauttakulkuehdokkaan tähteä” 8 puoliyötä. He hyötyivät FLAMES / UVES-kuitulinkkitoiminnon multipleksikapasiteetista, joka sallii 8: n kohteen korkean resoluution spektrien saamisen samanaikaisesti ja mittaa tähtienopeuksia noin 50 m / s tarkkuudella.
Vaikka suurin osa OGLE-siirtokandidaateista osoittautui binaaritähteiksi (lähinnä pieniä, viileitä tähtiä, jotka kulkevat aurinko-tyyppisten tähtijen edessä), kaksi objektia, jotka tunnetaan nimellä OGLE-TR-113 ja OGLE-TR-132, olivat havaittiin osoittavan pieniä nopeuden vaihteluita. Kun kaikki saatavilla olevat havainnot - valon variaatiot, tähtien spektri ja radiaalinopeuden muutokset - yhdistettiin, tähtitieteilijät pystyivät selvittämään, että näiden kahden tähden kautta kulkevien kohteiden massat ovat yhteensopivia Jupiterin kaltaisen jättiläisen planeetan massojen kanssa.
Mielenkiintoista, että molemmat uudet planeetat havaittiin Linnunradan galaksissa melko etäällä olevien tähtien ympärillä eteläisen Tähtikuvio-suunnan Carinan suuntaan. OGLE-TR-113: lla vanhemmat tähdet ovat F-tyyppisiä (hieman kuumempia ja massiivisempia kuin aurinko) ja sijaitsevat noin 6000 valovuoden etäisyydellä. Kiertorata on noin 35% raskaampi ja sen halkaisija on 10% suurempi kuin Jupiterilla, joka on aurinkokunnan suurin planeetta. Se kiertää tähteä kerran 1.43 päivässä vain 3.4 miljoonan km (0.0228 AU) etäisyydellä. Aurinkokunnassa elohopea on 17 kertaa kauempana auringosta. Sen planeetan, jonka tavoin Jupiter on kaasumainen jättiläinen, pintalämpötila on vastaavasti korkeampi, todennäköisesti yli 1800 ° C.
Etäisyys OGLE-TR-132-järjestelmään on noin 1200 valovuotta. Tämä planeetta on suunnilleen yhtä painava kuin Jupiter ja noin 15% suurempi (sen koko on edelleen jonkin verran epävarma). Se kiertää K-kääpiötähden (viileämpi ja vähemmän massiivinen kuin aurinko) kerran 1,69 päivässä 4,6 miljoonan kilometrin etäisyydellä (0,0306 AU). Myös tämän planeetan on oltava erittäin kuuma.
Uusi luokka eksoplaneetteja
Aikaisemmin löydetyllä planeettaväyläobjektilla OGLE-TR-56 [3], kaksi uutta OGLE-objektia määrittelevät uuden eksoplaneettojen luokan, jota ei vieläkään havaita nykyisillä radiaalinopeustutkimuksilla: planeettoja, joilla on erittäin lyhyet jaksot ja vastaavasti pienet kiertoradat. Radiaalinopeustutkimuksista havaittujen "kuumien Jupitereiden" kiertoratajaksojen jakauma näyttää laskevan alle 3 vuorokauden, eikä aikaisemmin ollut löydetty planeettaa, jonka kiertorata-aika olisi alle 2,5 päivää.
Kolmen OGLE-planeetan olemassaolo osoittaa nyt, että "erittäin kuumia Jupitereita" on olemassa, vaikka ne voivat olla melko harvinaisia; todennäköisesti noin yksi tällainen esine jokaisesta 2500–7000 tähteä. Tähtitieteilijät ovat todella hämmästyneitä siitä, kuinka planeettaobjektit onnistuvat pääsemään niin pienille kiertoradalle, niin lähellä keskitähtään.
Vastoin säteittäisnopeusmenetelmää, joka vastaa suurimmasta osasta normaalien tähtien ympärillä olevia planeettatutkimuksia, kauttakulku- ja säteittäisnopeushavaintojen yhdistelmä antaa mahdollisuuden määrittää näiden planeettojen todellinen massa, säde ja siten keskimääräinen tiheys.
Suuret odotukset
Kaksi uutta objektia kaksinkertaistaa niiden eksoplaneettojen lukumäärän, joiden massa ja säde ovat tiedossa (kolme OGLE-objektia plus HD209458b, joka havaittiin säteittäisnopeustutkimuksilla, mutta joiden fotometrinen kulku havaittiin myöhemmin). Uusi tieto täsmällisistä massoista ja säteistä on välttämätöntä näiden planeettojen sisäisen fysiikan ymmärtämiseksi.
Läpikulku- ja radiaalinopeuden tekniikoiden täydentävyys avaa nyt oven yksityiskohtaiseen tutkimukseen eksoplaneettojen todellisista ominaisuuksista. Avaruuspohjaiset planeettatransitioiden etsinnät - kuten COROT- ja KEPLER-tehtävät - yhdessä maanpinnan säteittäisen nopeuden seurannan kanssa johtavat tulevaisuudessa muiden, niin pienten kuin Maapallomme, karakterisointiin.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
