Evropska ekipa astronomov [1] je odkrila najslabši znani planet, ki kroži okoli zvezde, ki ni sonce ("eksoplanet").
Novi eksoplanet kroži v svetleči zvezdi mu Arae, ki se nahaja v ozvezdju južnega oltarja. To je drugi planet, odkrit okoli te zvezde in v 9,5 dneh opravi popolno revolucijo.
Z maso, ki je le 14-krat večja od mase Zemlje, novi planet leži na pragu največjih možnih skalnih planetov, zaradi česar je mogoč super Zemlji podoben objekt. Uran, najmanjši izmed velikanskih planetov Osončja, ima podobno maso. Vendar se Uran in novi eksoplanet toliko razlikujeta po oddaljenosti od gostiteljske zvezde, da bosta njihova tvorba in struktura verjetno zelo različni.
To odkritje je omogočila neverjetna natančnost spektrografa HARPS na 3,6-metrskem teleskopu ESO pri La Silla, ki omogoča merjenje radialnih hitrosti z natančnostjo, boljšo od 1 m / s. Gre za še en jasen dokaz evropskega vodstva na področju raziskav eksoplanetov.
Edinstven stroj za lov na planet
Od prvega odkrivanja planeta okoli zvezde 51 Peg leta 1995, ki sta ga opravila Michel Mayor in Didier Queloz iz Ženevskega observatorija (Švica), so astronomi izvedeli, da naš Osončje ni edinstven, saj so odkrili več kot 120 velikanskih planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd večinoma z raziskavami radialne hitrosti (prim. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 in ESO PR 03/03).
Ta temeljna metoda opazovanja temelji na zaznavanju sprememb v hitrosti osrednje zvezde zaradi spreminjanja smeri gravitacijskega vleka iz (nevidnega) eksoplaneta, ko kroži okoli zvezde. Ocena merjenih sprememb hitrosti omogoča sklepanje o orbiti planeta, zlasti obdobja in oddaljenosti od zvezde, ter minimalne mase [2].
Nadaljevanje iskanja eksoplanetov zahteva boljše in boljše inštrumente. V tem okviru je ESO nedvomno prevzel vodstvo z novim spektrografom HARPS (visoko natančnostno iskalno radialno hitrostjo planeta) 3,6-metrskega teleskopa v observatoriju ESO La Silla (glej ESO PR 06/03). Ta edinstven instrument, ki je bil oktobra 2003 ponujen raziskovalni skupnosti v državah članicah ESO, je optimiziran za zaznavanje planetov v orbiti okoli drugih zvezd ("eksoplanetov") s pomočjo natančnih (radialnih) meritev hitrosti z neizmerno natančnostjo 1 meter na sekundo .
HARPS je zgradil evropski konzorcij [3] v sodelovanju z ESO. Že od začetka delovanja je pokazal zelo visoko učinkovitost. V primerjavi s CORALIE, še enim dobro znanim spektrografom, optimiziranim za lov na planete, nameščenim na 1,2-metrskem teleskopu Swiss-Euler v La Silla (prim. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), so tipični časi opazovanja zmanjšani s faktorjem sto in natančnost meritev se je povečala za faktor deset.
Te izboljšave so odprle nove perspektive pri iskanju ekstra-sončnih planetov in postavile nove standarde v smislu instrumentalne natančnosti.
Planetarni sistem okoli mu Arae
Zvezdnica mu Arae je oddaljena približno 50 svetlobnih let. Ta sončna zvezda se nahaja v južnem ozvezdju Ara (oltar) in je dovolj svetla (5. magnitude), da jo je mogoče opazovati s prostim očesom.
Mu Arae je bil že tedaj zasnovan planet velikosti Jupiter z orbitalno dobo 650 dni. Prejšnja opažanja so namignila tudi na prisotnost drugega spremljevalca (planeta ali zvezde) veliko dlje.
Nove slike, ki so jih astronomi dobili na tem objektu, v kombinaciji s podatki drugih ekip potrjujejo to sliko. Toda kot je dejal član ekipe Fran? Ois Bouchy: „Nove meritve HARPS niso potrdile le tistega, za kar smo prej vedeli, da vemo o tej zvezdi, ampak so tudi pokazali, da je na kratki orbiti prisoten dodaten planet. In ta novi planet se zdi kot najmanjši še odkrit okoli zvezde, ki ni sonce. Zaradi tega je Ara Ara zelo vznemirljiv planetarni sistem. "
V osmih dneh junija 2004 so ga Ara Ara večkrat opazovali in njegova radialna hitrost je bila izmerjena s HARPS, da bi pridobil informacije o notranjosti zvezde. Ta tako imenovana tehnika astero-seizmologije (glej ESO PR 15/01) preučuje majhne zvočne valove, zaradi katerih površina zvezde občasno utripa navznoter in navzven. Z poznavanjem notranje strukture zvezde so astronomi želeli razumeti izvor nenavadne količine težkih elementov, opaženih v njeni zvezdni atmosferi. Ta nenavadna kemična sestava bi lahko zagotovila edinstvene podatke zgodovini nastanka planetov.
Nuno Santos, drugi član ekipe, pravi: "Na naše presenečenje je analiza novih meritev pokazala zvočno nihanje s hitrostjo 9,5 dni na vrhu zvočnega nihanja!"
To odkritje je postalo mogoče zaradi velikega števila meritev, pridobljenih med asteroseimološko kampanjo.
Od tega datuma je bilo zvezdo, ki je bila tudi del konzorcijskega programa HARPS, redno spremljati s skrbno strategijo opazovanja, da bi zmanjšali "potresni hrup" zvezde.
Ti novi podatki so potrdili tako amplitudo kot periodičnost sprememb radialne hitrosti, ki smo jih ugotovili v osmih junijskih nočeh. Astronomi so temu periodičnemu signalu prepustili le eno prepričljivo razlago: drugi planet kroži mu Arae in v 9,5 dneh opravi popolno revolucijo.
A to ni bilo edino presenečenje: iz amplitude radialne hitrosti, to je velikosti nihanja, ki ga povzroči gravitacijski poteg planeta na zvezdo, so astronomi dobili maso za planet le 14-krat večjo od mase Zemlje ! Tu gre za maso Urana, najmanjšega izmed velikanskih planetov v osončju.
Na novo najdeni eksoplanet postavlja nov rekord na najmanjšem planetu, odkritega okoli zvezde sončnega tipa.
Na meji
Masa tega planeta ga postavlja na mejo med zelo velikimi (skalnatimi) planeti in velikanskimi planeti.
Ker trenutni modeli planetarnih tvorb še vedno niso sposobni upoštevati vse neverjetne raznolikosti, ki so jo opazili med odkritimi ekstrasolarnimi planeti, lahko astronomi samo ugibajo o resničnosti tega predmeta. V trenutni paradigmi velikanskega oblikovanja planetov se jedro najprej oblikuje s pomočjo nabiranja trdnih "planetesimal". Ko to jedro doseže kritično maso, se plin kopiči na "bežni" način in masa planeta se hitro povečuje. V tem primeru se ta kasnejša faza verjetno ne bi zgodila, saj bi sicer planet postal veliko bolj množičen. Poleg tega so nedavni modeli, ki kažejo, da selitev skrajša čas tvorbe, malo verjetno, da bi se ta objekt preselil na velike razdalje in ostal tako majhen.
Ta objekt je torej verjetno planet s skalnatim (ne ledenim) jedrom, ki ga obdaja majhna (približno desetina celotne mase) plinasto ovojnico in bi zato veljal za "super Zemljo".
Nadaljnje možnosti
Konzorcij HARPS, ki ga vodi Michel župan (Ženevski observatorij, Švica), je v 5-letnem obdobju na 3,6-metrskem teleskopu ESO prejel 100 opazovalnih noči na leto za izvajanje enega najbolj ambicioznih sistematičnih iskanj eksoplanetov do zdaj. po vsem svetu. V ta namen konzorcij večkrat meri hitrosti sto zvezd, ki lahko zasedejo planetarne sisteme.
Zaznavanje tega novega svetlobnega planeta po manj kot 1 letu delovanja kaže na izjemen potencial HARPS za zaznavanje skalnih planetov na kratkih orbitah. Nadaljnja analiza kaže, da zmogljivosti, dosežene s HARPS, omogočajo zaznavanje velikih "telurskih" planetov z le nekajkratno maso Zemlje. Takšna sposobnost je v primerjavi s preteklimi raziskavami planetov bistveno izboljšanje. Zaznavanje takšnih skalnih predmetov krepi zanimanje za prihodnje tranzitne zaznave iz vesolja z misijami, kot so COROT, Eddington in KEPLER, ki bodo sposobne izmeriti njihov polmer.
Več informacij
Raziskave, opisane v tem sporočilu za javnost, so bile objavljene za objavo v vodilni astrofizični reviji "Astronomy and Astrophysics". Predhodni tisk je na voljo kot datoteka s skripta na naslovu http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Opombe
[1]: Ekipo sestavljajo Nuno Santos (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugalska), Fran? Ois Bouchy in Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, Francija), župan Michel, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry in Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Švica), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Francija), Gaspare Lo Curto in Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Francija), Willy Benz in Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? T Bern, Švica), in Jean-Louis Bertaux (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Pariz, Francija) .
[2] Temeljna omejitev metode radialne hitrosti je neznanka naklona planetarne orbite, ki omogoča le določitev spodnje mejne mase za planet. Vendar statistični premisleki kažejo, da v večini primerov resnična masa ne bo dosti višja od te vrednosti. Masne enote za eksoplanete, uporabljene v tem besedilu, so 1 Jupitrova masa = 22 mase Urana = 318 zemeljskih mas; 1 Uranova masa = 14,5 Zemljine mase.
[3] HARPS je zasnoval in zgradil mednarodni konzorcij raziskovalnih inštitutov, ki ga vodi Observatoire de Genstve (Švica), vključno z Observatoire de Haute-Provence (Francija), Physikalisches Institut der Universit? T Bern (Švica), Service d'Aeronomie (CNRS, Francija), pa tudi ESO La Silla in ESO Garching.
Izvirni vir: ESO News Release
