Tizenöt évvel ezelőtt a világ legnagyobb távcsöveinek még nem volt megkeresniük egy másik csillag körüli bolygót. Manapság az áruházakban elérhetőnél nem nagyobb távcsövek képesek felismerni a korábban ismeretlen világokat. Egy új, 4 colos átmérőjű távcsővel felfedezett bolygó azt mutatja, hogy a bolygó felfedezésének új korszakában vagyunk. Hamarosan felgyorsuló ütemben helyezkedhetnek el új világok, egy lépéssel közelebb hozva az első Föld méretű világ észlelését.
"Ez a felfedezés azt bizonyítja, hogy még az szerény távcsövek is hatalmas mértékben hozzájárulhatnak a bolygókereséshez" - mondta Guillermo Torres, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA), a tanulmány társszerzője.
Ezt a kutatási tanulmányt online oldalon közzéteszik a http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421, és megjelenik az The Astrophysical Journal Letters közelgő kiadásában.
Ez a legelső extoláris bolygófelfedezés, amelyet sok ég ezer viszonylag fényes csillagának külön felmérése készített az ég nagy területein. Ezt a Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES) segítségével készítették, amely egy kicsi, viszonylag olcsó távcsövek hálózata, amelyet kifejezetten a fényes csillagokat keringő bolygók keresésére terveztek. David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown, a Nemzeti Légköri Kutatási Központ (NCAR) és Edward Dunham, az Lowell Obszervatórium által irányított tudóscsoport fejlesztette ki a TrES hálózatot. A TrES hálózat kezdeti támogatását a NASA Jet Propulsion Laboratory és a Kaliforniai Technológiai Intézet kapta.
„Több PhD-re volt szükség tudósok, akik teljes munkaidőben dolgoznak ennek a keresési programnak az adatelemzési módszereinek kidolgozásában, de maga a berendezés egyszerű, elkészített elemeket használ ”- mondja Charbonneau.
Noha a TrES hálózat kis távcsövei tették ki az első felfedezést, nyomon követési megfigyelésekre volt szükség más létesítményekben. Megfigyelések a W.M. A Keck Observatory, amely a kaliforniai egyetemen, a Caltech-nél és a NASA-nál üzemelteti a világ két legnagyobb távcsövét Hawaii-ban, különösen fontos volt a bolygó létének megerősítésében.
Bolygó árnyékai
Az újfajta bolygó egy Jupiter méretű gáz óriás, amely egy csillagot kering, amely körülbelül 500 fényévnyire van a Földtől a Lyra csillagképben. Ez a világ 3,03 naponként körbeveszi csillagát mindössze 4 millió mérföld távolságban, sokkal közelebb és gyorsabban, mint a Naprendszerünkben található Merkúr bolygó.
A csillagászok innovatív technikát alkalmaztak az új világ felfedezésére. Ezt a „tranzit módszerrel” találták meg, amely egy csillag fényerejében keres, amikor egy bolygó közvetlenül a csillag előtt keresztezi az árnyékot. A Jupiter méretű bolygó csak a Naphoz hasonló csillag fényének körülbelül 1/100-át blokkolja, de ez elég ahhoz, hogy felismerhető legyen.
A sikerhez a tranzitkereséseknek sok csillagot meg kell vizsgálniuk, mert csak akkor látunk tranzitot, ha egy bolygórendszer szinte élen áll a látóvonalunkhoz. Számos különböző tranzitkeresés jelenleg folyik. A legtöbb ember az ég korlátozott területeit vizsgálja, és a halványabb csillagokra összpontosít, mivel ezek gyakrabbak, ezáltal növeli a tranzitrendszer megtalálásának esélyét. A TrES hálózat azonban a világosabb csillagok keresésére koncentrál az ég nagyobb rétegeiben, mivel a fényes csillagokat keringő bolygók könnyebben tanulmányozhatók közvetlenül.
"Csak annyit kell tennünk, hogy a csillag világít," mondja Brown. "Sokkal nehezebb bármit megtanulni, ha a csillagok halványak."
"Szinte paradox helyzet, hogy a kis távcsövek hatékonyabbak, mint a legnagyobb, ha tranzit módszert használunk, mivel egy olyan időben élünk, amikor a csillagászok már 100 méter átmérőjű távcsövet terveznek" - mondja Roi Alonso, az Astrofizikai Intézet vezető szerzője. a Kanári-szigetek (IAC), akik felfedezték az új bolygót.
A legismertebb extrasoláris bolygók a „Doppler módszer” alkalmazásával találhatók, amely spektroszkópikusan felismeri a bolygó gravitációs hatását csillagára azáltal, hogy a csillag fényét összetevőinek színébe osztja. A Doppler-módszerrel bolygókról beszerezhető információk azonban korlátozottak. Például csak a tömeg alsó határát lehet meghatározni, mert a rendszer látásának szöge ismeretlen. A nagy tömegű barna törpe, amelynek pályája nagy látószög felé hajlik, ugyanazt a jelet adja, mint egy kis tömegű bolygó, amely szinte éle.
„Amikor a csillagászok egy tranzit bolygót találnak, tudjuk, hogy annak pályája lényegében éllel van, tehát kiszámolhatjuk annak pontos tömegét. A blokkolt fénymennyiségből megtudhatjuk annak fizikai méretét. Egy esetben még egy óriási bolygó légkörét is fel tudtuk mutatni és tanulmányozhatjuk ”- mondja Charbonneau.
A gyanúsítottak rendezése
A TrES felmérés mintegy 12.000 csillagot vizsgált meg az ég 36 négyzet fokában (a Big Göngy tál méretének fele). Roi Alonso, a Brown végzős hallgatója 16 lehetséges jelöltet azonosított a bolygó átutazására. „A TrES felmérés megadta nekünk a gyanúsítottak kezdeti felépítését. Ezután sok nyomon követést kellett elvégeznünk a csalók elkerülése érdekében ”- mondja Alessandro Sozzetti (Pittsburghi Egyetem / CfA) társszerzője.
A jelöltek listájának április végi összeállítása után a kutatók a CfA Arizonai Whipple Obszervatóriumában és a Massachusetts-i Oak Ridge Obszervatóriumban távcsöveket használták további fotometrikus (fényerő) megfigyelések, valamint spektroszkópos megfigyelések céljából, amelyek kiküszöbölték a homályos bináris csillagokat.
Két hónap múlva a csapat nullára helyezte a legígéretesebb jelöltet. Torres és Sozzetti nagy felbontású spektroszkópiai megfigyelései a NASA által megadott idő felhasználásával, a Hawaii-i 10 méteres átmérőjű Keck I teleszkópon, az ügyet felvázolták.
„E nyomon követési munka nélkül a fotometriai felmérések nem tudják megmondani, melyik jelöltük valójában bolygó. A puding igazolása a szülő csillag pályája, és ezt Doppler módszerrel kaptuk meg. Ez az oka annak, hogy ennek a csillagnak a Keck-megfigyelései olyan fontosak voltak, hogy bizonyítsák, hogy valódi bolygórendszert találtunk ”- mondja David Latham (CfA) társszerző.
Figyelemre méltóan normális
A TrES-1 elnevezésű bolygó tömegében és méretében (átmérője) nagyjából hasonlít a Jupiterre. Valószínűleg egy gáz óriás, amely elsősorban hidrogénből és héliumból áll, az univerzum leggyakoribb elemeiből. De a Jupiterrel ellentétben, nagyon közel kerüli a csillagához, és 1500 F körüli hőmérsékletet ad neki.
A csillagászokat különösen érdekli a TrES-1, mivel annak szerkezete olyan jól illeszkedik az elmélethez, szemben az első felfedezett átmeneti bolygóval, a HD 209458b-vel. Ez utóbbi világ körülbelül ugyanolyan tömegű, mint a TrES-1, mégis körülbelül 30% -kal nagyobb. Még a csillaghoz való közelsége és a kísérő hő nem magyarázza meg ilyen nagy méretet.
"Ha megtaláljuk a TrES-1-et, és látjuk, milyen normális ez, akkor arra gyanakszunk, hogy a HD 209458b" furcsa "bolygó" - mondja Charbonneau.
A TrES-1 72 óránként kering a csillagán, helyezve a hasonló bolygók csoportjába, amelyet úgynevezett „forró Jupiternek” hívnak. Az ilyen világok valószínűleg sokkal távolabb álltak a csillagoktól, majd befelé vándoroltak, elvonva a folyamat többi bolygóját. A sok olyan bolygórendszer, amelyről meleg Jupiterokat találtak, azt jelzi, hogy Naprendszerünk szokatlan lehet a viszonylag csendes története szempontjából.
A TrES-1 közeli pályája és vándorlási előzményei alapján valószínűtlen, hogy hold vagy gyűrű van-e benne. Ennek ellenére a csillagászok továbbra is szorosan megvizsgálják ezt a rendszert, mivel a pontos fotometrikus megfigyelések észlelhetnek holdokat vagy gyűrűket, ha vannak ilyenek. Ezenkívül a részletes spektroszkópiai megfigyelések nyomokat adhatnak a bolygó légkörének jelenlétére és összetételére.
Az eredményeket leíró cikk szerzője: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres és David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Pittsburghi Egyetem / 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); és Robert Stefanik (CfA).
Ezt a közös bejelentést egyszerre adják ki a CfA, az IAC, az NCAR, a Pittsburghi Egyetem és az Lowell Obszervatórium.
The W.M. A Keck Observatoryt a Kaliforniai Csillagászati Kutatási Szövetség működteti, a Kaliforniai Technológiai Intézet, a Kaliforniai Egyetem és a Nemzeti Repüléstechnikai és Űrügynökség tudományos partnersége.
A székhelyű, Cambridge-ben (Massachusetts) található Harvard-Smithsonian Astrofizikai Központ (CfA) a Smithsonian Astrophysical Observatory és a Harvard College Observatory közös együttműködése. A CfA tudósok, amelyek hat kutatási részleget alkotnak, megvizsgálják az univerzum eredetét, fejlődését és végső sorsát.
Eredeti forrás: Harvard CfA sajtóközlemény
