Egy csillagászok európai csapata [1] fedezte fel a legkönnyebben ismert bolygót, amely a Napon kívüli csillagot kering („exoplanet”).
Az új exoplanet kering a fényes csillag mu Arae csillagán, amely a déli oltár csillagképben található. Ez a csillag körül felfedezett második bolygó, amely 9,5 nap alatt teljes forradalmat fejez be.
Az új bolygó csak a Föld tömegének 14-szerese tömegével fekszik a lehető legnagyobb sziklás bolygók küszöbén, és ezáltal egy lehetséges Föld-szerű objektummá válhat. Az Uránusz, a Naprendszer óriási bolygóinak legkisebb, hasonló tömegű. Az Uránusz és az új exoplanet azonban annyira különböznek egymástól, hogy távol vannak-e a házigazda csillagtól, hogy kialakulásuk és felépítésük valószínűleg nagyon különböznek.
Ezt a felfedezést a HARPS spektrográf példátlan pontossága tette lehetővé az ESO La Silla-i 3,6 m-es távcsövein, amely lehetővé teszi a sugársebesség mérését 1 m / s-nál nagyobb pontossággal. Ez egyértelműen demonstrálja az európai vezetést az exoplanet kutatás területén.
Egyedülálló bolygó vadászgép
Mióta Michel Mayor és Didier Queloz, a Genfi Megfigyelő Intézet (Svájc) által az 51 Peg csillag körüli bolygót 1995-ben először észlelte, a csillagászok megtanultak, hogy Naprendszerünk nem egyedi, mivel több mint 120 óriási bolygót fedeztek fel, amelyek más csillagokat keringnek. többnyire radiális sebességméréssel (vö. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 és ESO PR 03/03).
Ez az alapvető megfigyelési módszer a középső csillag sebességének változásainak észlelésén alapszik, mivel egy (nem látott) exoplanetból eredő gravitációs vonzás megváltoztatja a csillagot. A mért sebességváltozások becslése lehetővé teszi a bolygó pályájának, különösen az időtartam és a csillagtól való távolságának, valamint a minimális tömegnek a levezetését [2].
Az exoplanetek folyamatos keresése jobb és jobb műszerezést igényel. Ebben az összefüggésben az ESO kétségtelenül átvette a vezetést az ESO La Silla Obszervatórium 3,6 m-es távcsövének új HARPS spektrográfjával (nagy pontosságú radiális sebességű bolygókereső) (lásd ESO PR 06/03). Az ESO tagországainak kutatói közösségének 2003. októberében megkérdezett egyedülálló műszer úgy lett optimalizálva, hogy más csillagok („exoplaneta”) körüli pályán bolygót észleljen pontos (sugárirányú) sebességméréssel, másodpercenként 1 mp-es páratlan pontossággal. .
A HARPS-t egy európai konzorcium [3] építette az ESO-val együttműködésben. Már működése elejétől bizonyította rendkívül magas hatékonyságát. A CORALIE-val összehasonlítva, egy másik jól ismert bolygó vadászatra optimalizált spektrográf segítségével, amelyet a svájci-Euler 1,2 m-es távcsövére telepítettek La Silla-ban (vö. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), a tipikus megfigyelési idők csökkentek százszorosával, és a mérések pontosságát tízszeresére növelték.
Ezek a fejlesztések új perspektívákat nyitottak meg a szoláris bolygók keresésében, és új mércéket állítottak fel a műszeres pontosság szempontjából.
A mu Arae körüli bolygórendszer
A mu Arae csillag körülbelül 50 fényévnyire van. Ez a napsugárzó csillag az Ara déli csillagképben található (az oltár) és elég fényes (5. nagyságrendű), hogy szabad szemmel megfigyelhető legyen.
Mu Arae-ból már ismert volt, hogy egy Jupiter méretű bolygót foglal magában, amelynek 650 napos orbitális periódusa van. A korábbi megfigyelések utaltak egy másik társ (bolygó vagy csillag) jelenlétére is sokkal távolabb.
A csillagászok ezen az objektumon végzett új mérései, más csoportok adataival együtt, megerősítik ezt a képet. De amint azt Françusis Bouchy, a csapat tagja kijelenti: „Az új HARPS mérések nemcsak megerősítették azt, amit korábban hittünk erről a csillagra, hanem azt is megmutatták, hogy egy rövid bolygó van egy rövid pályán. És ez az új bolygó úgy tűnik, hogy a legkisebb, mégis felfedezett csillag körül, a napon kívül. Ez teszi a mu Arae-t nagyon izgalmas bolygórendszerré.
A 2004. júniusi 8 éjszaka folyamán többször megfigyelték a mu Arae-t, és sugársebességét a HARPS mérte, hogy információt szerezzen a csillag belsejéről. Ez az úgynevezett asztero-szeizmológiai technika (lásd az ESO PR 15/01) azokat a kis akusztikus hullámokat tanulmányozza, amelyek a csillag felületén időszakonként be- és ki pulzálnak. A csillag belső felépítésének ismeretével a csillagászok arra törekedtek, hogy megértsék a csillag légkörében megfigyelt szokatlan mennyiségű nehéz elem eredetét. Ez a szokatlan kémiai összetétel egyedi információkat szolgáltathat a bolygóképződés történetében.
Mondja Nuno Santos, a csapat másik tagja: "Meglepetésünkre, az új mérések elemzése egy sugárirányú sebességváltozást derített fel 9,5 napos periódus mellett az akusztikus rezgési jel fölött!"
Ez a felfedezés az asztero-szeimológiai kampány során sok mérésnek köszönhetően vált lehetővé.
Ettől a naptól kezdve a csillagot, amely szintén része volt a HARPS konzorcium felmérési programjának, rendszeresen megfigyelték egy óvatos megfigyelési stratégiával, hogy csökkentsék a csillag „szeizmikus zaját”.
Ezek az új adatok megerősítették a sugárirányú sebességváltozások amplitúdóját és perioditását a június 8 éjszaka során. A csillagászoknak csak egy meggyőző magyarázatuk maradt erre az időszakos jelre: egy második bolygó kering a Ara Arae környékén, és teljes forradalmat valósít meg 9,5 nap alatt.
De ez nem volt az egyetlen meglepetés: a sugárirányú sebességi amplitúdóból, azaz a bolygónak a csillagra mutatott gravitációs vonzása által indukált méretű hullám méretéből az csillagászok a bolygó tömegét a Föld tömegének csupán 14-szereseként számolták el. ! Ez az Uránusz tömegéről szól, amely a Naprendszer óriási bolygóinak a legkisebb.
Az újonnan talált exoplanet tehát új rekordot állít fel a legkisebb bolygón, amelyet egy naptípusú csillag körül fedeztek fel.
A határon
A bolygó tömege a nagyon nagy földi (sziklás) bolygók és az óriási bolygók közötti határra helyezi.
Mivel a jelenlegi bolygóképződés-modellek még messze nem képesek figyelembe venni a felfedezett extrasoláris bolygók körében megfigyelt összes csodálatos sokféleséget, az csillagászok csak a jelen tárgy valódi természetéről spekulálhatnak. Az óriási bolygóképződés jelenlegi paradigmájában a mag először szilárd „síkbeli szimbólumok” felhalmozódásával alakul ki. Amint ez a mag eléri a kritikus tömeget, a gáz „kiszabadul” módon halmozódik fel, és a bolygó tömege gyorsan növekszik. A jelen esetben ez a későbbi szakasz valószínűleg nem történt meg, különben a bolygó sokkal hatalmasabb lett volna. Ezenkívül a legújabb modellek azt mutatták, hogy a migráció lerövidíti a képződési időt, nem valószínű, hogy a jelenlegi tárgy nagy távolságra vándorolt és ilyen kis tömegű maradt.
Ezért ez a tárgy valószínűleg egy sziklás (nem jeges) maggal rendelkező bolygó, amelyet egy kicsi (az össztömeg tizedének nagyságrendű) gáznemű burkolat vesz körül, és ezért „szuper Földnek” minősül.
További kilátások
A HARPS konzorcium, melyet Michel Mayor vezet (Genfi Megfigyelő Intézet, Svájc), évente 100 megfigyelő éjszakát kapott ötéves időszak alatt az ESO 3,6 méteres távcsövein, hogy az eddig végrehajtott egyik legambiciózusabb szisztematikus kutatást végezzen az exoplanetek között. világszerte. E cél elérése érdekében a konzorcium több száz csillag sebességét méri, amelyek felboríthatják a bolygórendszereket.
Az új könnyű bolygó kevesebb, mint egy éves üzemelés után történő felismerése azt mutatja, hogy a HARPS kiemelkedő potenciállal rendelkezik a sziklás bolygók rövid körüli pályán történő észlelésére. További elemzés azt mutatja, hogy a HARPS-szel elért eredmények lehetővé teszik a nagy „tellurikus” bolygók észlelését, amelyeknek a Föld tömege csak néhányszorosa. Ez a képesség jelentős javulás a korábbi bolygófelmérésekhez képest. Az ilyen sziklás tárgyak észlelése erősíti az űrből jövőbeni tranzitérzékelések érdeklődését olyan missziókkal, mint például a COROT, az Eddington és a KEPLER, amelyek képesek lesznek megmérni a sugarat.
Több információ
Az ebben a sajtóközleményben ismertetett kutatást közzétették az „Astronomy and Astrophysics” vezető asztrofizikai folyóiratban. Az előzetes nyomtatás postscript fájlként érhető el a http://www.oal.ul.pt/~nuno/ oldalon.
Megjegyzések
[1]: A csapat tagjai: Nuno Santos (Centro de Astronomia e Lisszabon Egyeteme , Didier Queloz, Szent Phane Udry és Christophe Lovis (az Université de Genève, Svájc), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Franciaország), Gaspare Lo Curto és Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Franciaország), Willy Benz és Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? Bern, Svájc), valamint Jean-Louis Bertaux (a Veronée de Verri re-le-Buisson szolgálat, Párizs, Franciaország) .
[2] A sugársebesség-módszer alapvető korlátozása a bolygópálya dőlésének ismerete, amely csak a bolygó alsó tömegkorlátjának meghatározását teszi lehetővé. A statisztikai megfontolások azonban azt mutatják, hogy a legtöbb esetben az igazi tömeg nem haladja meg ezen az értéken. A szövegben használt exoplanetek tömegegységei 1 Jupiter tömeg = 22 Uránusz tömege = 318 Föld tömege; 1 Uránusz tömege = 14,5 Föld tömege.
[3] A HARPS-t egy nemzetközi kutatóintézetek konzorciuma fejlesztette ki és építette a Observatoire de Genve (Svájc) vezetésével, amely magában foglalja a Haute-Provence Observatoire (Franciaország), a Physikalisches Institut der Universitten Bern (Svájc), a Service d'Aeronomie (CNRS, Franciaország), valamint az ESO La Silla és az ESO Garching.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
