Eiropas astronomu komanda [1] ir atklājusi visvieglāk zināmo planētu, kas riņķo ap zvaigzni, kas nav saule (“eksoplaneta”).
Jaunā eksoplaneta riņķo ap spožo zvaigzni mu Arae, kas atrodas Altāra dienvidu zvaigznājā. Tā ir otrā planēta, kas atklāta ap šo zvaigzni, un 9,5 dienu laikā tā pabeidz pilnu revolūciju.
Jaunā planēta, kuras masa ir tikai 14 reizes lielāka par Zemes masu, atrodas uz iespējami lielāko klinšaino planētu sliekšņa, padarot to par iespējamu super Zemei līdzīgu objektu. Urānam, mazākajai no Saules sistēmas milzu planētām, ir līdzīga masa. Tomēr Urāns un jaunā eksoplaneta tik ļoti atšķiras pēc attāluma no galvenās zvaigznes, ka to veidošanās un struktūra, visticamāk, būs ļoti atšķirīga.
Šo atklājumu ļāva sasniegt bezprecedenta HARPS spektrogrāfa precizitāte ESO 3,6 m teleskopā La Silla, kas ļauj izmērīt radiālos ātrumus ar precizitāti, kas labāka par 1 m / s. Tas ir vēl viens skaidrs piemērs Eiropas vadībai eksoplanētu izpētes jomā.
Unikāla planētas medību mašīna
Kopš Mišelas Meras un Didjē Kveloza (Ženēvas observatorija) (Šveice) pirmās planētas, kas ap zvaigzni 51 Peg tika atklāta 1995. gadā, astronomi ir uzzinājuši, ka mūsu Saules sistēma nav unikāla, jo tika atklātas vairāk nekā 120 milzu planētas, kas riņķo ap citām zvaigznēm. galvenokārt ar radiālā ātruma apsekojumiem (sk. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 un ESO PR 03/03).
Šīs ievērojamās novērošanas metodes pamatā ir centrālās zvaigznes ātruma svārstību noteikšana, mainoties gravitācijas vilkšanas virzienam no (neredzētas) eksoplanetes, kad tā riņķo ap zvaigzni. Izmērīto ātruma svārstību novērtēšana ļauj secināt planētas orbītu, jo īpaši periodu un attālumu no zvaigznes, kā arī minimālo masu [2].
Pastāvīgajiem eksoplanētu meklējumiem nepieciešama labāka un labāka instrumenti. Šajā kontekstā ESO neapšaubāmi uzņēmās vadību ar jauno HARPS spektrogrāfu (augstas precizitātes radiālā ātruma planētas meklētājs) 3,6 m teleskopam ESO La Silla observatorijā (sk. ESO PR 06/03). Šis unikālais instruments, kas 2003. gada oktobrī tika piedāvāts ESO dalībvalstu pētnieku aprindām, ir optimizēts, lai noteiktu planētas orbītā ap citām zvaigznēm (“eksoplanetes”), izmantojot precīzus (radiālā) ātruma mērījumus ar nepārspējamu precizitāti 1 metrs sekundē. .
HARPS ir izveidojis Eiropas konsorcijs [3] sadarbībā ar ESO. Jau kopš darbības sākuma tas ir pierādījis savu ļoti augsto efektivitāti. Salīdzinājumā ar CORALIE, vēl vienu plaši pazīstamu planētu medību optimizētu spektrogrāfu, kas uzstādīts Šveices-Eulera 1,2 m teleskopā La Silā (sk. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), tipiskie novērošanas laiki ir samazināti. ar koeficientu simts, un mērījumu precizitāte ir palielināta par desmit.
Šie uzlabojumi ir pavēruši jaunas perspektīvas ārpussaules planētu meklējumos un uzstādījuši jaunus instrumentālās precizitātes standartus.
Ap mu Arae esošā planētu sistēma
Zvaigzne mu Arae atrodas apmēram 50 gaismas gadu attālumā. Šī saulei līdzīgā zvaigzne atrodas Ara dienvidu zvaigznājā (Altāris) un ir pietiekami gaiša (5. pakāpe), lai to varētu novērot ar neapbruņotu aci.
Jau bija zināms, ka Mu Arae uzturas Jupitera izmēra planēta ar 650 dienu orbītas periodu. Iepriekšējie novērojumi deva mājienu arī cita pavadoņa (planētas vai zvaigznes) klātbūtnei daudz tālāk.
Jaunie mērījumi, ko par šo objektu ieguvuši astronomi, apvienojumā ar citu komandu datiem apstiprina šo attēlu. Bet kā saka komandas biedrs Fransiss Oiss Bošijs: “Jaunie HARPS mērījumi ne tikai apstiprināja to, ko mēs agrāk uzskatījām par zināmu par šo zvaigzni, bet arī parādīja, ka uz īsa orbītas atrodas papildu planēta. Un šī jaunā planēta, šķiet, ir mazākā, kas vēl atklāta ap zvaigzni, kas nav saule. Tas padara mu Arae par ļoti aizraujošu planētu sistēmu. ”
8 naktī 2004. gada jūnijā atkārtoti tika novērota mu Arae un tās radiālā ātruma mērījumus veic HARPS, lai iegūtu informāciju par zvaigznes iekšpusi. Šī tā saucamā astero-seismoloģijas tehnika (sk. ESO PR 15/01) pēta mazos akustiskos viļņus, kas liek zvaigznes virsmai periodiski pulsēt uz iekšu un āru. Zinot zvaigznes iekšējo struktūru, astronomu mērķis bija izprast neparastā smago elementu daudzuma, kas novērots tās zvaigžņu atmosfērā, izcelsmi. Šis neparastais ķīmiskais sastāvs varētu sniegt unikālu informāciju planētas veidošanās vēsturē.
Nuno Santoss, cits komandas loceklis, saka: "Mums par pārsteigumu jauno mērījumu analīze atklāja radiālā ātruma izmaiņas ar 9,5 dienu periodu virs akustisko svārstību signāla!"
Šis atklājums ir bijis iespējams, pateicoties lielam mērījumu skaitam, kas iegūts astero-seimoloģijas kampaņas laikā.
Kopš šī datuma zvaigzne, kas arī bija daļa no HARPS konsorcija apsekojuma programmas, tika regulāri novērota ar rūpīgu novērošanas stratēģiju, lai samazinātu zvaigznes “seismisko troksni”.
Šie jaunie dati apstiprināja gan astoņu jūnija nakšu laikā konstatēto radiālā ātruma svārstību amplitūdu, gan periodiskumu. Astronomiem bija tikai viens pārliecinošs izskaidrojums šim periodiskajam signālam: otrā planēta riņķo ap Arae un 9,5 dienu laikā veic pilnīgu revolūciju.
Bet tas nebija vienīgais pārsteigums: no radiālā ātruma amplitūdas, tas ir, tāda voblera lieluma, ko izraisīja planētas gravitācijas vilkšana uz zvaigzni, astronomi planētai atvasināja masu, kas tikai 14 reizes pārsniedz Zemes masu. ! Tas attiecas uz Urāna masu, mazāko no Saules sistēmas milzu planētām.
Tāpēc jaunatrastā eksoplaneta uzstāda jaunu rekordu mazākajā planētā, kas atklāta ap Saules tipa zvaigzni.
Pie robežas
Šīs planētas masa to novieto uz robežas starp ļoti lielajām zemei līdzīgajām (akmeņainajām) planētām un milzu planētām.
Tā kā pašreizējie planētu veidošanās modeļi joprojām ir tālu no tā, lai varētu uzskaitīt visu apbrīnojamo daudzveidību, kas novērota atklāto ekstrasolāru planētu starpā, astronomi var tikai spekulēt par šī objekta patieso dabu. Pašreizējā milzu planētas veidošanās paradigmā kodols vispirms tiek izveidots, izmantojot cieto “plaknesimālu” iesaisti. Tiklīdz šī serde sasniedz kritisko masu, gāze uzkrājas “izskrējušā veidā” un planētas masa strauji palielinās. Šajā gadījumā šī vēlākā fāze, visticamāk, nav notikusi, pretējā gadījumā planēta būtu kļuvusi daudz masīvāka. Turklāt nesenie modeļi ir parādījuši, ka migrācija saīsina veidošanās laiku, ir maz ticams, ka pašreizējais objekts ir migrējis lielos attālumos un ir palicis tik mazs.
Tāpēc šis objekts, visticamāk, ir planēta ar akmeņainu (nevis apledojušu) kodolu, kuru ieskauj mazs (apmēram desmitās daļas no kopējās masas) gāzveida apvalks, un tāpēc to varētu kvalificēt kā “superzemi”.
Turpmākās perspektīvas
HARPS konsorcijam, kuru vada Mišela Mērs (Ženēvas observatorija, Šveice), ir piešķirta 100 novērošanas naktis gadā 5 gadu laikā ar ESO 3,6 m teleskopu, lai veiktu vienu no līdz šim vērienīgākajiem sistemātiskajiem eksoplanetu meklējumiem. visā pasaulē. Lai to sasniegtu, konsorcijs atkārtoti mēra simtiem zvaigžņu ātrumu, kas var uzglabāt planētu sistēmas.
Šīs jaunās gaismas planētas noteikšana pēc mazāk nekā 1 gada darbības parāda HARPS izcilo potenciālu akmeņainu planētu noteikšanai īsās orbītās. Turpmāka analīze rāda, ka ar HARPS sasniegtie rezultāti ļauj atklāt lielas “teltūriskas” planētas, kurām ir tikai dažas reizes lielāka Zemes masa. Šāda spēja ir būtisks uzlabojums, salīdzinot ar iepriekšējiem planētu apsekojumiem. Šādu akmeņainu priekšmetu noteikšana pastiprina interesi par nākotnes tranzīta atklāšanu no kosmosa ar tādām misijām kā COROT, Eddington un KEPLER, kas spētu izmērīt to rādiusu.
Vairāk informācijas
Šajā paziņojumā presei aprakstītais pētījums ir iesniegts publicēšanai vadošajā astrofizikas žurnālā “Astronomy and Astrophysics”. Priekšspiedums ir pieejams kā postscript fails vietnē http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Piezīmes
[1]: Komandas sastāvā ir Nuno Santos (Centrālais astronomijas un Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugāle), Franois Bouchy un Jean-Pierre Sivan (Marseļas laboratorija, Francija), Mišels mērs, Francesco Pepe , Didjē Kvelozs, Sv. Phane Ūdri un Kristofs Loviss (Observatoire de l'Universit? De Genveve, Šveice), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Tulūza, Francija), Gaspare Lo Curto un Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse. (LAOG, Grenoble, Francija), Willy Benz un Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? Bern, Šveice) un Jean-Louis Bertaux (Francijas dienvidaustrumu reģistrs-Buisson, Parīze, Francija). .
[2] Radiālā ātruma metodes pamatierobežojums nav zināms par planētas orbītas slīpumu, kas ļauj noteikt tikai zemāku planētas masas robežu. Tomēr statistikas apsvērumi norāda, ka vairumā gadījumu patiesā masa nebūs daudz lielāka par šo vērtību. Šajā tekstā izmantoto eksoplanetu masas vienības ir 1 Jupitera masa = 22 Urāna masas = 318 Zemes masas; 1 Urāna masa = 14,5 Zemes masas.
[3] HARPS ir izstrādājis un uzbūvējis starptautisks pētniecības institūtu konsorcijs, kuru vada Observatoire de Genéve (Šveice) un kurā ietilpst Haute-Provence Observatoire (Francija), Physikalisches Institut der Universitten Bern (Šveice), Servisa dienests (CNRS, Francija), kā arī ESO La Silla un ESO Garching.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
