Euroopa astronoomide meeskond [1] on avastanud kõige kergema teada oleva planeedi, mis tiirleb ümber mõne muu tähe kui päike (“eksoplaneet”).
Uus eksoplaneet tiirleb ümber särava tähe mu Arae, mis asub Lõuna-Altari tähtkujus. See on teine selle tähe ümber avastatud planeet ja lõpetab 9,5 päevaga täieliku revolutsiooni.
Ainult Maa massist 14-kordse massiga, asub uus planeet võimalikult suurte kiviste planeetide lävel, muutes selle võimalikuks supermaalaadseks objektiks. Uraanil, Päikesesüsteemi hiiglaslikest planeetidest väikseim, on sarnane mass. Kuid Uraan ja uus eksoplaneet erinevad teineteisest nii palju, et nende moodustumine ja struktuur on väga erinevad.
Selle avastuse tegi võimalikuks HARPS-i spektrograafi enneolematu täpsus ESO 3,6-meetrise teleskoobi juures La Silla juures, mis võimaldab radiaalkiiruse mõõtmist täpsusega, mis on parem kui 1 m / s. See on veel üks selge näide Euroopa juhtimisest eksoplaneedi uuringute valdkonnas.
Ainulaadne planeedi jahimasin
Pärast seda, kui Michel Mayor ja Didier Queloz Genfi observatooriumist (Šveits) esmakordselt avastasid tähe 51 Pegi ümber tiiru ümber planeedi, on astronoomid teada saanud, et meie päikesesüsteem pole ainulaadne, kuna avastati enam kui 120 hiidplaneeti, mis tiirlevad ümber teiste tähtede enamasti radiaalse kiiruse uuringute abil (vrd ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 ja ESO PR 03/03).
See fundamentaalne vaatlusmeetod põhineb kesktähe kiiruse muutuste tuvastamisel, mis on tingitud (nähtamatu) eksoplaneedi gravitatsiooni tõmbamise suuna muutumisest, kui see tähe ümber tiirleb. Mõõdetud kiiruse kõikumiste hindamine võimaldab tuletada planeedi orbiidi, eriti perioodi ja kauguse tähest ning minimaalse massi [2].
Jätkuv eksoplaneetide otsimine nõuab paremat ja paremat aparatuuri. Sellega seoses võttis ESO kahtlemata juhtrolli ESO La Silla observatooriumis asuva 3,6-meetrise teleskoobi HARPS uue spektrograafiga (suure täpsusega radiaalse kiiruse planeedi otsija) (vt ESO PR 06/03). 2003. aasta oktoobris ESO liikmesriikide teadusringkondadele pakutav ainulaadne seade on optimeeritud teiste tähtede (“eksoplaneetide”) orbiidil olevate planeetide tuvastamiseks täpse (radiaalse) kiiruse mõõtmise abil, mille mõõtmed on võrratult suured - 1 meeter sekundis .
HARPSi ehitas Euroopa konsortsium [3] koostöös ESO-ga. Juba oma tegevuse algusest peale on see näidanud oma väga suurt efektiivsust. Võrreldes teise tuntud planeedijahi optimeeritud spektrograafiga CORALIE, mis on paigaldatud Šveitsi-Euleri 1,2-meetrisele teleskoobile La Sillale (vrd ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), on tüüpilised vaatlusajad lühenenud korda sajakordselt ja mõõtmiste täpsust on suurendatud kümme korda.
Need parandused on avanud uusi perspektiive päikeseväliste planeetide otsimisel ja seadnud instrumentaalse täpsuse osas uued standardid.
Mu Arae ümbritsev planeedisüsteem
Täht mu Arae asub umbes 50 valgusaasta kaugusel. See päikesesarnane täht asub Ara lõunaosa tähtkujus (altar) ja on piisavalt hele (5. magnituud), et seda saaks palja silmaga jälgida.
Mu Arae kandis juba teadaolevalt Jupiteri suurust planeeti, mille orbitaalperiood oli 650 päeva. Varasemad vaatlused vihjasid ka teise kaaslase (planeedi või tähe) juuresolekul palju kaugemal.
Astronoomide selle objekti kohta saadud uued mõõtmised koos teiste meeskondade andmetega kinnitavad seda pilti. Kuid nagu nendib meeskonna liige Fran? Ois Bouchy: “Uued HARPS-i mõõtmised mitte ainult ei kinnitanud seda, mida me arvati sellest tähest teadvat, vaid ka näitasid, et kohal on lühike orbiit. Ja see uus planeet näib olevat väikseim, kuid avastatud muu tähe ümber kui päike. See teeb mu Araest väga põneva planeedisüsteemi. ”
2004. aasta juuni kaheksa öö jooksul jälgiti korduvalt mu Arae'i ja selle kiiruse kiirust mõõdeti HARPSi abil, et saada teavet tähe sisemuse kohta. See niinimetatud astero-seismoloogia tehnika (vt ESO PR 15/01) uurib väikseid akustilisi laineid, mis panevad tähe pinda perioodiliselt sisse ja välja pulseerima. Tähe sisestruktuuri tundmisega püüdsid astronoomid mõista tähe atmosfääris täheldatud ebahariliku hulga raskete elementide päritolu. See ebatavaline keemiline koostis võib anda planeedi moodustumise ajaloole ainulaadset teavet.
Nuno Santos, meeskonna teine liige: "Meie üllatuseks selgus uute mõõtmiste analüüsist, et akustilise võnkesignaali kohal on kiiruse kiirus kõikumine 9,5 päeva!"
See avastus on võimalik tänu astero-seimoloogia kampaania käigus saadud arvukatele mõõtmistele.
Alates sellest kuupäevast jälgiti tähte, mis oli ka HARPS-i konsortsiumi uuringuprogrammi osa, regulaarselt hoolika vaatlusstrateegiaga, et vähendada tähe “seismilist müra”.
Need uued andmed kinnitasid nii juuni 8 öösel leitud radiaalse kiiruse kõikumiste amplituudi kui ka perioodilisust. Astronoomidele jäi sellele perioodilisele signaalile vaid üks veenv seletus: teine planeet tiirleb ümber Ara Arae ja viib 9,5 päeva jooksul läbi täieliku revolutsiooni.
Kuid see polnud ainus üllatus: radiaalse kiiruse amplituudist, st planeedi tähejõu gravitatsioonilise tõmbe poolt indutseeritud võnke suurusest, tuletasid astronoomid planeedi jaoks massi, mis on vaid 14 korda suurem Maa massist ! See puudutab Uraani massi, mis on Päikesesüsteemi hiiglaslikest planeetidest väikseim.
Äsja leitud eksoplaneet püstitas seetõttu uue rekordi väikseimas planeedis, mis avastati päikesetüüpi tähe ümber.
Piiril
Selle planeedi mass asetab selle väga suurte maakera sarnaste (kiviste) planeetide ja hiiglaslike planeetide vahelisele piirile.
Kuna praegused planeetide moodustumise mudelid ei ole veel kaugeltki võimelised arvestama kõigi avastatud ekstrasolaarsete planeetide hämmastava mitmekesisusega, saavad astronoomid spekuleerida ainult käesoleva objekti tegeliku olemuse üle. Praeguses hiiglasliku planeedi moodustumise paradigmas moodustatakse tuum kõigepealt tahkete „planeesimiaalide“ akrimineerimise teel. Kui see tuum on jõudnud kriitilise massini, koguneb gaas nn laialivalguvalt ja planeedi mass suureneb kiiresti. Käesoleval juhul pole seda hilisemat faasi tõenäoliselt toimunud, sest vastasel juhul oleks planeet muutunud palju massilisemaks. Lisaks on hiljutised mudelid näidanud, et migratsioon lühendab moodustumisaega, on ebatõenäoline, et käesolev objekt on rännatud pikkade vahemaade taha ja jäänud nii väikeseks massiks.
Seetõttu on see objekt tõenäoliselt kivise (mitte jäise) tuumaga ümbritsetud planeet, mida ümbritseb väike (suurusjärgus kümnendik kogumassist) gaasiline ümbris ja mida seetõttu kvalifitseeritakse kui „ülimaad”.
Edasised väljavaated
HARPSi konsortsium, mida juhib Michel Mayor (Genfi observatoorium, Šveits), on saanud ESO 3,6-meetrise teleskoobiga 5-aastase perioodi jooksul 100 vaatlusõhtut aastas, et viia läbi üks seni ambitsioonikamaid süstemaatilisi otsinguid eksoplaneetide jaoks. kogu maailmas. Sel eesmärgil mõõdab konsortsium korduvalt sadade tähtede kiirust, mis võivad hõlmata planeedisüsteeme.
Selle uue kerge planeedi tuvastamine pärast vähem kui üheaastast kasutamist näitab HARPS-i silmapaistvat potentsiaali kiviste planeetide avastamiseks lühikestel orbiitidel. Täiendav analüüs näitab, et HARPS-iga saavutatud jõudlused võimaldavad tuvastada suuri “telluurilisi” planeete, mille Maa mass on vaid paar korda suurem. Selline võimekus on varasemate planeediuuringutega võrreldes suur edasiminek. Selliste kiviste objektide tuvastamine suurendab huvi tulevaste transiidituvastuste järele kosmosest selliste missioonidega nagu COROT, Eddington ja KEPLER, mis peavad suutma mõõta nende raadiust.
Rohkem informatsiooni
Käesolevas pressiteates kirjeldatud uurimistöö on esitatud avaldamiseks juhtivale astrofüüsikalisele ajakirjale “Astronomy and Astrophysics”. Eeltrükk on saadaval postscript-failina aadressil http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Märkused
[1]: Meeskonna moodustavad Nuno Santos (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugal), François Bouchy ja Jean-Pierre Sivan (Marseille'i laboratoorium), Michel linnapea, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry ja Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Genve, Šveits), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Prantsusmaa), Gaspare Lo Curto ja Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Prantsusmaa), Willy Benz ja Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? Bern, Šveits) ja Jean-Louis Bertaux (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Pariis, Prantsusmaa) .
[2] Radiaalse kiiruse meetodi põhimõtteline piirang on teadmata planeedi orbiidi kalle, mis võimaldab kindlaks teha ainult planeedi madalama massi piiri. Statistilised kaalutlused näitavad siiski, et enamikul juhtudel ei ületa tegelik mass sellest väärtusest palju suuremat. Selles tekstis kasutatud eksoplaneetide massiühikud on 1 Jupiteri mass = 22 uraani massi = 318 maa massi; 1 Uraani mass = 14,5 Maa mass.
[3] HARPSi on välja töötanud ja ehitanud rahvusvaheline uurimisinstituutide konsortsium, mida juhib Šveitsi Observatoire de Genve, kaasates Haute-Provence'i vaatluskeskus (Prantsusmaa), Physikalisches Institut der Universitten Bern (Šveits), Service d'Aeronomie (CNRS, Prantsusmaa), samuti ESO La Silla ja ESO Garching.
Algne allikas: ESO pressiteade
