Európsky tím astronómov [1] objavil najľahšiu známú planétu obiehajúcu okolo hviezdy inej ako slnko („exoplanet“).
Nový exoplanet obieha jasnú hviezdu Mu Arae nachádzajúcu sa v južnom súhvezdí oltára. Je to druhá planéta objavená okolo tejto hviezdy a dokončí úplnú revolúciu za 9,5 dňa.
S hmotnosťou iba 14-krát väčšou ako je Zem, leží nová planéta na hranici najväčších možných skalných planét, čo z nej robí možný super-podobný objekt. Urán, najmenšia z obrovských planét slnečnej sústavy, má podobnú hmotnosť. Urán a nový exoplanet sa však veľmi líšia svojou vzdialenosťou od hostiteľskej hviezdy, takže ich zloženie a štruktúra sa pravdepodobne veľmi líšia.
Tento objav bol umožnený bezprecedentnou presnosťou spektrografu HARPS na 3,6 m teleskopu ESO v La Silla, ktorý umožňuje meranie radiálnych rýchlostí s presnosťou lepšou ako 1 m / s. Je to ďalší jasný dôkaz európskeho vedúceho postavenia v oblasti výskumu exoplanet.
Unikátny stroj na lov planét
Od prvého objavenia planéty okolo hviezdy 51 Peg Michelom Mayorom a Didierom Quelozom z Ženevského observatória (Švajčiarsko) v roku 1995 sa astronómovia dozvedeli, že naša slnečná sústava nie je jedinečná, pretože bolo objavených viac ako 120 veľkých planét obiehajúcich iné hviezdy. väčšinou prostredníctvom prieskumov radiálnej rýchlosti (porovnaj ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 a ESO PR 03/03).
Táto základná metóda pozorovania je založená na detekcii zmien rýchlosti centrálnej hviezdy v dôsledku zmeny smeru gravitačného ťahu z (neviditeľného) exoplanetu, ktorý obieha okolo hviezdy. Vyhodnotenie zmeraných zmien rýchlosti umožňuje odvodiť obežnú dráhu planéty, najmä obdobie a vzdialenosť od hviezdy, ako aj minimálnu hmotnosť [2].
Pokračujúce hľadanie exoplanet vyžaduje lepšie a lepšie inštrumentácie. V tejto súvislosti sa ESO bezpochyby ujal vedenia s novým HARPS spektrografom (vysokorýchlostný radiálny planetárny vyhľadávač) 3,6 m ďalekohľadu na observatóriu ESO La Silla (pozri ESO PR 06/03). Tento jedinečný prístroj, ponúkaný v októbri 2003 výskumnej komunite v členských krajinách ESO, je optimalizovaný na zisťovanie planét na obežnej dráhe okolo iných hviezd („exoplanety“) pomocou presných (radiálnych) meraní rýchlosti s neprekonateľnou presnosťou 1 meter za sekundu. ,
HARPS bol vytvorený európskym konzorciom [3] v spolupráci s ESO. Už od začiatku svojej činnosti preukázala svoju veľmi vysokú účinnosť. V porovnaní s CORALIE, ďalším dobre známým optimalizovaným spektrografom lovu planét, inštalovaným na švajčiarsko-Eulerovom ďalekohľadu 1,2 m v La Silla (porovnaj ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), boli typické doby pozorovania skrátené o faktor sto a presnosť meraní bola zvýšená o faktor desať.
Tieto zlepšenia otvorili nové perspektívy pri hľadaní extra solárnych planét a stanovili nové štandardy, pokiaľ ide o prístrojovú presnosť.
Planetárny systém okolo mu Arae
Hviezda mu Arae je vzdialená asi 50 svetelných rokov. Táto slnečná hviezda sa nachádza v južnej konštelácii Ara (oltár) a je dostatočne jasná (piata veľkosť), aby ju bolo možné pozorovať voľným okom.
Už bolo známe, že Mu Arae má planétu veľkosti Jupiter s okružnou periódou 650 dní. Predchádzajúce pozorovania tiež naznačovali prítomnosť iného spoločníka (planéty alebo hviezdy) oveľa ďalej.
Nové merania, ktoré astronómovia získali na tomto objekte, v kombinácii s údajmi od ostatných tímov potvrdzujú tento obrázok. Ako však uvádza člen tímu Fran? Ois Bouchy: „Nielenže nové merania HARPS potvrdili to, o čom sme predtým verili, že vieme o tejto hviezde, ale tiež ukázali, že bola prítomná ďalšia planéta na krátkej obežnej dráhe. A táto nová planéta sa zdá byť najmenšou doteraz objavenou okolo hviezdy inej ako slnko. Vďaka tomu je mu Arae veľmi vzrušujúcim planetárnym systémom. “
Počas ôsmich nocí v júni 2004 bola mu Arae opakovane pozorovaná a jej radiálna rýchlosť bola meraná pomocou HARPS, aby sa získali informácie o vnútrajšku hviezdy. Táto takzvaná astero-seizmologická technika (pozri ESO PR 15/01) študuje malé akustické vlny, ktoré periodicky pulzujú na povrchu a von z povrchu hviezdy. Astronómovia poznaním vnútornej štruktúry hviezdy sa zamerali na pochopenie pôvodu neobvyklého množstva ťažkých prvkov pozorovaných v jej hviezdnej atmosfére. Toto neobvyklé chemické zloženie by mohlo poskytnúť jedinečné informácie o histórii vzniku planéty.
Hovorí Nuno Santos, ďalší člen tímu: „K nášmu prekvapeniu analýza nových meraní odhalila kolísanie radiálnej rýchlosti s periódou 9,5 dňa nad signálom akustickej oscilácie!“
Tento objav bol umožnený vďaka veľkému počtu meraní získaných počas astero-seimologickej kampane.
Od tohto dátumu bola hviezda, ktorá bola tiež súčasťou prieskumného programu konzorcia HARPS, pravidelne monitorovaná opatrnou stratégiou pozorovania, aby sa znížil „seizmický šum“ hviezdy.
Tieto nové údaje potvrdili amplitúdu a periodicitu zmien radiálnej rýchlosti zistených počas 8 nocí v júni. Astronómom zostalo iba jedno presvedčivé vysvetlenie tohto periodického signálu: druhá planéta obieha Mu Arae a za 9,5 dňa dosiahne úplnú revolúciu.
Nebolo to však jediné prekvapenie: z amplitúdy radiálnej rýchlosti, čo je veľkosť kolísania vyvolaného gravitačným ťahom planéty na hviezdu, astronómovia odvodili pre planétu hmotu iba 14-násobku hmotnosti Zeme ! Jedná sa o hmotu Uránu, najmenšej z veľkých planét v slnečnej sústave.
Novoobjavený exoplanet preto predstavuje nový rekord na najmenšej planéte objavenej okolo hviezdy slnečného typu.
Na hranici pozemku
Hmota tejto planéty ju stavia na hranicu medzi veľmi veľkými planétami podobnými Zemi (skalnaté) a obrými planétami.
Keďže súčasné modely planétovej formácie ešte stále nie sú schopné vysvetliť všetku úžasnú rozmanitosť pozorovanú medzi objavenými extrasolárnymi planétami, astronómovia môžu len špekulovať o skutočnej povahe predmetu. V súčasnom paradigme formovania obrovských planét sa jadro tvorí najprv prostredníctvom hromadenia solídnych „planetesimálov“. Len čo toto jadro dosiahne kritickú hmotnosť, plyn sa akumuluje „utečeným“ spôsobom a hmota planéty sa rýchlo zvyšuje. V tomto prípade je nepravdepodobné, že by k tejto neskoršej fáze došlo, pretože by sa planéta stala oveľa väčšou. Okrem toho nedávne modely ukázali, že migrácia skracuje čas formovania, je nepravdepodobné, že tento objekt migroval na veľké vzdialenosti a zostal z takej malej hmotnosti.
Týmto objektom preto bude pravdepodobne planéta so skalnatým (nie ľadovým) jadrom obklopeným malým (rádovo desatina celkovej hmotnosti) plynnou obálkou, a preto by sa kvalifikovala ako „super-Zem“.
Ďalšie vyhliadky
Konzorcium HARPS vedené Michelom Mayorom (Ženevské observatórium, Švajčiarsko) získalo 100 pozorovacích nocí ročne počas 5 rokov na 3,6 m ďalekohľade ESO, aby vykonalo jedno z najambicióznejších systematických prieskumov doteraz realizovaných exoplanet. po celom svete. Na tento účel konzorcium opakovane meria rýchlosti stoviek hviezd, ktoré môžu mať planetárne systémy.
Detekcia tejto novej svetelnej planéty po menej ako 1 roku prevádzky demonštruje vynikajúci potenciál HARPS na detekciu skalnatých planét na krátkych dráhach. Ďalšia analýza ukazuje, že výkony dosiahnuté pomocou HARPS umožňujú detekciu veľkých „telurických“ planét s iba niekoľkonásobnou hmotnosťou Zeme. Takáto schopnosť je v porovnaní s minulými prieskumami planéty hlavným zlepšením. Detekcia takýchto skalných predmetov posilňuje záujem budúcich tranzitných detekcií z vesmíru misiami ako COROT, Eddington a KEPLER, ktoré musia byť schopné zmerať ich polomer.
Viac informácií
Výskum opísaný v tejto tlačovej správe bol predložený na uverejnenie poprednému astrofyzikálnemu časopisu „Astronómia a astrofyzika“. Predtlač je k dispozícii ako súbor vo formáte postscript na adrese http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Poznámky
[1]: Tím sa skladá z Nuno Santos (Centro Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugalsko), Français Bouchy a Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, Francúzsko), Michel Mayor, Francesco Pepe. , Didier Queloz, St. Phane Udry a Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Švajčiarsko), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Francúzsko), Gaspare Lo Curto a Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Francúzsko), Willy Benz a Christoph Mordasini (Fyzikalisches Institut der Universitt Bern, Švajčiarsko) a Jean-Louis Bertaux (Service d'Aronomie de Verri? Re-le-Buisson, Paríž, Francúzsko) ,
[2] Zásadným obmedzením metódy radiálnej rýchlosti je neznámy sklon planétovej obežnej dráhy, ktorý umožňuje iba stanovenie dolného hmotnostného limitu planéty. Štatistické úvahy však naznačujú, že vo väčšine prípadov nebude skutočná hmotnosť oveľa vyššia ako táto hodnota. Hmotnostné jednotky pre exoplanety použité v tomto texte sú 1 Jupiterova hmotnosť = 22 Uránových hmôt = 318 hmotností Zeme; 1 hmotnosť uránu = 14,5 hmotnosti zeme.
[3] HARPS bol navrhnutý a postavený medzinárodným konzorciom výskumných ústavov pod vedením Observatoire de Genève (Švajčiarsko) a vrátane Observatoire de Haute-Provence (Francúzsko), Physikalisches Institut der Universit? Bern (Švajčiarsko), Service d'Aeronomie (CNRS, Francúzsko), ako aj ESO La Silla a ESO Garching.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
