Viisteist aastat tagasi pidid maailma suurimad teleskoobid leidma veel ühe tähe tiirleva planeedi. Tänapäeval osutuvad kaubamajades saadaolevatest mitte suuremad teleskoobid võimeliseks märkama varem tundmatuid maailmu. Väikese, 4-tollise läbimõõduga teleskoobi abil avastatud uusasustatud planeet näitab, et oleme planeedi avastamise uue ajastu tipus. Varsti võivad uued maailmad asuda kiirenevas tempos, tuues esimese Maa suuruse maailma avastamise ühe sammu lähemale.
"See avastus näitab, et isegi alandlikud teleskoobid võivad planeedi otsingutesse tohutu panuse anda," ütleb Guillermo Torres Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskusest (CfA), uuringu kaasautor.
See uurimistöö avaldatakse veebis aadressil http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 ja ilmub The Astrophysical Journal Letters peatselt ilmuvas numbris.
See on kõige esimene ekstrasolaarse planeedi avastus, mille tegi spetsiaalne uuring tuhandetest suhteliselt heledatest tähtedest taeva suurtes piirkondades. Selle valmistamiseks kasutati Trans-Atlandi Exoplaneti uuringut (TrES), mis on väikeste, suhteliselt odavate teleskoopide võrk, mis on loodud spetsiaalselt heledatest tähtedest tiirlevate planeetide otsimiseks. Teadlaste meeskond, keda juhendasid David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown Riiklikust atmosfääriuuringute keskusest (NCAR) ja Edward Dunham Lowelli observatooriumist, arendas välja TrES-võrgu. Esialgne toetus TrES-võrgule tuli NASA reaktiivmootorite laboratooriumilt ja California tehnoloogiainstituudilt.
“See võttis mitu doktorikraadi teadlased, kes töötavad täiskohaga selle otsinguprogrammi andmeanalüüsimeetodite väljatöötamisel, kuid seadmed ise kasutavad lihtsaid, riiulilt eemaldatavaid komponente, ”ütleb Charbonneau.
Ehkki TrES-võrgu väikesed teleskoobid tegid esmase avastuse, oli vaja jälgida muid vaatlusi teistes rajatistes. Vaatlused W.M. Kecki observatoorium, mis California ülikooli Caltechi ja NASA jaoks haldab maailma kaht suurimat teleskoopi Hawaiil, oli planeedi olemasolu kinnitamisel eriti oluline.
Planeedi varjud
Uusasustatud planeet on Jupiteri suurune gaasihiiglane, mis tiirleb ümber tähe, mis asub Maast umbes 500 valgusaasta kaugusel Lyra tähtkujus. See maailm tiirleb oma tähega iga 3.03 päeva järel vaid 4 miljoni miili kaugusel, palju lähemal ja kiiremini kui meie päikesesüsteemis olev planeet Merkuur.
Astronoomid kasutasid selle uue maailma avastamiseks uuenduslikku tehnikat. See leiti transiitmeetodi abil, mis otsib tähe heledust, kui planeet ristub tähe ees ja heidab varju. Jupiteri suurune planeet blokeerib vaid umbes 1/100 Päikese moodi tähe valgusest, kuid sellest piisab, et see oleks tuvastatav.
Edukaks saamiseks peavad transiidiotsingud uurima paljusid tähti, sest transiiti näeme ainult siis, kui planeedisüsteem asub meie vaatevälja lähedal. Praegu on käimas mitu erinevat transiidiotsingut. Enamik uurib piiratud taevapiirkondi ja keskendub õhematele tähtedele, kuna need on tavalisemad, suurendades sellega võimalusi transiidisüsteemi leidmiseks. Siiski keskendub TrES-i võrk heledamate tähtede otsimisele suuremates taevakiirudes, kuna heledaid tähti tiirlevaid planeete on lihtsam uurida.
"Me peame ainult tähelt tulevat valgust tegema," ütleb Brown. "Kui tähed on nõrgad, on palju raskem midagi õppida."
"See on peaaegu paradoksaalne, et kui transiidimeetodit kasutada, on väikesed teleskoobid suurematest tõhusamad, kuna elame ajal, mil astronoomid juba kavandavad 100-meetrise läbimõõduga teleskoope," ütleb juhtiv autor Roi Alonso Astrofüüsika Instituudist. Kanaarid (IAC), kes avastasid uue planeedi.
Enamik teadaolevaid ekstrasolaarseid planeete leiti kasutades „Doppleri meetodit“, mis tuvastab planeedi gravitatsioonilise efekti tähele spektroskoopiliselt, purustades tähe valguse selle koostisosade värvidesse. Kuid teave, mida saab Doppleri meetodil planeedi kohta koguda, on piiratud. Näiteks saab määrata ainult massi alumise piiri, kuna nurk, mille võrra süsteemi vaatame, pole teada. Suure massiga pruun kääbus, kelle orbiit on meie vaateväljale väga kaldu, annab sama signaali kui peaaegu serva peal olev väikese massiga planeet.
„Kui astronoomid leiavad läbiva planeedi, teame, et selle orbiit on põhiliselt servast ülespoole, nii et saame arvutada selle täpse massi. Blokeeritava valguse hulgast saame teada selle füüsilise suuruse. Ühel juhul oleme isegi suutnud hiiglasliku planeedi atmosfääri tuvastada ja seda uurida, ”ütleb Charbonneau.
Kahtlusaluste sortimine
TrES-i uuring uuris umbes 12 000 tähte 36 ruutkraadises taevas (ala, mis on poole suurem kaku suurusest). Brown’i abiturient Roi Alonso tuvastas 16 võimalikku kandidaati planeedi transiidiks. „TrES-i uuring andis meile oma esialgse ülevaate kahtlustatavatest. Siis pidime petturite kõrvaldamiseks tegema palju järelvaatlusi, ”ütleb kaasautor Alessandro Sozzetti (Pittsburghi ülikool / CfA).
Pärast kandidaatide nimekirja koostamist aprilli lõpus kasutasid teadlased teleskoope CfA Whipple'i observatooriumis Arizonas ja Oak Ridge'i observatooriumis Massachusettsis, et saada täiendavaid fotomeetrilisi (heleduse) vaatlusi, aga ka spektroskoopilisi vaatlusi, mis kõrvaldasid varjutavad binaarsed tähed.
Kahe kuu pärast oli meeskond lootustandvaima kandidaadi jaoks nullpunkti jõudnud. Torres ja Sozzetti tehtud suure eraldusvõimega spektroskoopilised vaatlused NASA poolt pakutavat aega kasutades Hawaiil asuva 10-meetrise läbimõõduga Keck I teleskoobis kinnitasid juhtumit.
„Ilma selle järeltööta ei saa fotomeetrilised uuringud öelda, milline nende kandidaat on tegelikult planeet. Pudingi tõestus on vanema tähe orbiidil ja saime selle Doppleri meetodil. Sellepärast olid selle tähe Kecki tähelepanekud nii olulised, et tõestada, et oleme leidnud tõelise planeedisüsteemi, ”ütleb kaasautor David Latham (CfA).
Märkimisväärselt tavaline
Planeet, mida nimetatakse TrES-1, on massi ja suuruse (läbimõõduga) sarnane Jupiteriga. Tõenäoliselt on tegemist gaasigigaaniga, mis koosneb peamiselt vesinikust ja heeliumist - kõige levinumatest elementidest universumis. Kuid erinevalt Jupiterist tiirleb ta oma tähe lähedale, andes sellele temperatuuri umbes 1500 kraadi F.
Astronoomid tunnevad TrES-1 vastu erilist huvi, kuna selle struktuur sobib teooriaga nii hästi, vastupidiselt esimesele avastatud transiitplaneedile HD 209458b. Viimane maailm sisaldab umbes sama massi kui TrES-1, kuid on siiski umbes 30% suurem. Isegi selle lähedus oma tähele ja sellega kaasnev kuumus ei seleta nii suurt suurust.
"Leides TrES-1 ja nähes, kui normaalne see on, paneb meid kahtlustama, et HD 209458b on" veider palli "planeet," ütleb Charbonneau.
TrES-1 tiirleb ümber oma tähe iga 72 tunni järel, paigutades selle sarnaste planeetide rühma, mida tuntakse kui “kuumaid Jupitereid”. Sellised maailmad moodustusid tõenäoliselt oma tähtedest kaugemal ja rändasid siis sissepoole, pühkides ära kõik muud planeedid. Paljud planeedisüsteemid, mis sisaldavad kuumaid Jupitereid, näitavad, et meie päikesesüsteem võib olla suhteliselt vaikse ajaloo jaoks ebatavaline.
Nii TrES-1 lähedane orbiit kui ka selle migratsiooniajalugu muudavad ebatõenäoliseks, et kuude või rõngaste olemasolu oleks. Sellest hoolimata jätkavad astronoomid selle süsteemi põhjalikku uurimist, kuna täpsed fotomeetrilised vaatlused võivad tuvastada kuusid või rõngaid, kui need on olemas. Lisaks võivad üksikasjalikud spektroskoopilised vaatlused anda vihjeid planeedi atmosfääri olemasolule ja koostisele.
Neid tulemusi kirjeldava raamatu autor on Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres ja David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Pittsburghi ülikool / 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); ja Robert Stefanik (CfA).
Seda ühist teadaannet avaldavad samaaegselt kohvikud CAF, IAC, NCAR, Pittsburghi ülikool ja Lowelli observatoorium.
W.M. Kecki observatooriumi haldab California astronoomiauuringute assotsiatsioon, California tehnikainstituudi, California ülikooli ning riikliku aeronautika- ja kosmosevalitsuse teaduspartnerlus.
Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskus (CfA), mille peakorter asub Cambridge'is, on Smithsoniani astrofüüsika vaatluskeskuse ja Harvardi kolledži vaatluskeskuse ühine koostöö. CfA teadlased, kes on jaotatud kuude uurimisosakonda, uurivad universumi päritolu, arengut ja lõplikku saatust.
Algne allikas: Harvard CfA pressiteade
