Pirms piecpadsmit gadiem lielākajiem teleskopiem pasaulē vēl nebija jāatrod planēta, kas riņķo ap citu zvaigzni. Mūsdienās teleskopi, kas nav lielāki par universālveikalos pieejamajiem, ir pierādījuši, ka spēj noteikt iepriekš nezināmas pasaules. Jaunatklāta planēta, kuru atklāja neliels, 4 collu diametra teleskops, parāda, ka mēs esam jaunā planētas atklāšanas laikmeta kulminācijā. Drīz vien jaunās pasaules var atrasties paātrinātā tempā, tuvinot pirmās Zemes lieluma pasaules noteikšanu.
"Šis atklājums pierāda, ka pat pazemīgi teleskopi var dot milzīgu ieguldījumu planētas meklējumos," saka pētījuma līdzautors Guillermo Torres no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra (CfA).
Šis pētījuma pētījums tiks ievietots tiešsaistē vietnē http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421, un tas parādīsies gaidāmajā The Astrophysical Journal Letters numurā.
Šis ir pats pirmais ekstrasolāru planētas atklājums, ko veica īpašs daudzu tūkstošu salīdzinoši spilgtu zvaigžņu apsekojums lielos debesu reģionos. Tas tika izgatavots, izmantojot Transatlantisko eksoplanētu apsekojumu (TrES) - mazu, salīdzinoši lētu teleskopu tīklu, kas izveidots, lai īpaši meklētu planētas, kas riņķo ap spožām zvaigznēm. Zinātnieku grupa, kuru vadīja Deivids Šarbonāns (CfA / Caltech), Timotijs Brauns no Nacionālā atmosfēras pētījumu centra (NCAR) un Edvards Dunhams no Lowell observatorijas, izstrādāja TrES tīklu. Sākotnējais atbalsts TES tīklam nāca no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas un Kalifornijas Tehnoloģiju institūta.
“Pagāja vairāki Ph.D. zinātnieki strādā pilnu slodzi, lai izstrādātu datu meklēšanas metodes šai meklēšanas programmai, bet pats aprīkojums izmanto vienkāršus, plauktiem pieejamus komponentus, ”saka Šarbonāns.
Lai arī sākotnējie atklājumi tika veikti ar mazajiem TES tīkla teleskopiem, bija nepieciešami papildu novērojumi citās telpās. Novērojumi W.M. Keka observatorija, kas Kalifornijas Universitātes, Kaltehas un NASA vajadzībām izmanto divus pasaules lielākos teleskopus Havaju salās, bija īpaši būtiska, apstiprinot planētas eksistenci.
Planētas ēnas
Jaunatklātā planēta ir Jupitera izmēra gāzes gigants, kas riņķo ap zvaigzni, kas atrodas apmēram 500 gaismas gadu attālumā no Zemes zvaigznājā Lyra. Šī pasaule savu zvaigzni apriņo ik pēc 3.03 dienām tikai 4 miljonu jūdžu attālumā, daudz tuvāk un ātrāk nekā mūsu Saules sistēmā esošā planēta Dzīvsudrabs.
Astronomi izmantoja novatorisku paņēmienu, lai atklātu šo jauno pasauli. To atrada, izmantojot “tranzīta metodi”, kas meklē iespēju iemirdzēties zvaigznes spilgtumā, kad planēta šķērso tieši zvaigznes priekšā un met ēnu. Jupitera izmēra planēta bloķē tikai apmēram 1/100 saules gaismas līdzīgās zvaigznes gaismas, taču ar to ir pietiekami, lai to varētu noteikt.
Lai tranzīta meklēšana būtu veiksmīga, ir jāpārbauda daudzas zvaigznes, jo tranzītu mēs redzam tikai tad, ja planētu sistēma atrodas gandrīz malā uz mūsu redzes līniju. Pašlaik tiek veikti vairāki dažādi tranzīta meklējumi. Lielākā daļa pārbauda ierobežotus debesu laukumus un koncentrējas uz vājākām zvaigznēm, jo tās ir biežāk sastopamas, tādējādi palielinot iespējas atrast tranzīta sistēmu. Tomēr TRES tīkls koncentrējas uz spožāku zvaigžņu meklēšanu lielākos debesu mēros, jo planētas, kas riņķo ap spožām zvaigznēm, ir vieglāk pētīt tieši.
"Viss, kas mums jāstrādā, ir gaisma, kas nāk no zvaigznes," saka Brauns. “Ir daudz grūtāk kaut ko iemācīties, kad zvaigznes ir novājētas.”
“Tas ir gandrīz paradoksāli, ka mazie teleskopi ir efektīvāki nekā lielākie, ja izmantojat tranzīta metodi, jo mēs dzīvojam laikā, kad astronomi jau plāno 100 metru diametra teleskopus,” saka vadošais autors Roi Alonso no Astrofiziskā institūta. Kanāriju salas (IAC), kas atklāja jauno planētu.
Lielākā daļa zināmo ekstrasolāru planētu tika atrasta, izmantojot “Doplera metodi”, kas spektroskopiski nosaka planētas gravitācijas efektu uz tās zvaigzni, sadalot zvaigznes gaismu tās sastāvdaļu krāsās. Tomēr informācija, ko var iegūt par planētu, izmantojot Doplera metodi, ir ierobežota. Piemēram, var noteikt tikai zemāko masas robežu, jo nav zināms leņķis, kādā mēs skatāmies uz sistēmu. Lielas masas brūns punduris, kura orbīta ir ļoti slīpi pret mūsu redzes līniju, rada tādu pašu signālu kā maza masas planēta, kas atrodas gandrīz malā.
“Kad astronomi atrod tranzīta planētu, mēs zinām, ka tās orbītā būtībā ir mala, tāpēc mēs varam aprēķināt precīzu tās masu. No gaismas daudzuma, ko tas bloķē, mēs uzzinām tā fizisko lielumu. Vienā gadījumā mēs pat esam spējuši atklāt un izpētīt milzu planētas atmosfēru, ”saka Šarbonāns.
Šķirot aizdomās turamās personas
TrES apsekojumā tika pārbaudītas aptuveni 12 000 zvaigznes 36 debesu kvadrāt grādos (laukums, kas ir puse no lielās lāpstiņas trauka lieluma). Brauna's doktorants Roi Alonso identificēja 16 iespējamos planētas tranzīta kandidātus. “TrES aptauja deva mums sākotnējo aizdomās turamo personu klāstu. Pēc tam mums bija jāveic daudz papildu novērojumu, lai novērstu krāpniekus, ”saka līdzautors Alessandro Sozzetti (Pitsburgas Universitāte / CfA).
Pēc kandidātu saraksta sastādīšanas aprīļa beigās, pētnieki izmantoja teleskopus CfA Whipple observatorijā Arizonā un Oak Ridge observatorijā Masačūsetsā, lai iegūtu papildu fotometriskos (spilgtuma) novērojumus, kā arī spektroskopiskos novērojumus, kas novērš aptumšojošās binārās zvaigznes.
Divu mēnešu laikā komanda bija izvēlējusies daudzsološāko kandidātu. Lieta tika piešķirta Torres un Sozzetti augstas izšķirtspējas spektroskopiskos novērojumos, izmantojot NASA noteikto laiku 10 metru diametra Keka I teleskopā Havaju salās.
“Bez šī papildu darba fotometriskie apsekojumi nevar pateikt, kurš no viņu kandidātiem patiesībā ir planētas. Pudiņa pierādījums ir vecāku zvaigznes orbīta, un mēs to ieguvām, izmantojot Doplera metodi. Tāpēc šīs zvaigznes Keka novērojumi bija tik svarīgi, lai pierādītu, ka esam atraduši patiesu planētu sistēmu, ”saka līdzautors Deivids Lathems (CfA).
Ievērojami normāli
Planēta, ko sauc par TrES-1, pēc masas un lieluma (diametra) ir līdzīga Jupiteram. Visticamāk, ka tas ir gāzes gigants, kas sastāv galvenokārt no ūdeņraža un hēlija - visizplatītākajiem Visuma elementiem. Bet atšķirībā no Jupitera tas riņķo ap savu zvaigzni tuvu, dodot tai temperatūru aptuveni 1500 grādi F.
Astronomus īpaši interesē TrES-1, jo tā struktūra tik labi saskan ar teoriju, atšķirībā no pirmās atklātās tranzīta planētas HD 209458b. Pēdējā pasaule satur apmēram tādu pašu masu kā TrES-1, tomēr ir aptuveni par 30% lielāka. Pat tās tuvums zvaigznei un to pavadošais karstums neizskaidro tik lielu izmēru.
“Atrodot TrES-1 un redzot, cik tas ir normāli, mums rodas aizdomas, ka HD 209458b ir“ oddball ”planēta,” saka Charbonneau.
TrES-1 riņķo ap savu zvaigzni ik pēc 72 stundām, novietojot to līdzīgu planētu grupā, kas pazīstama kā “karstie Jupiteri”. Šādas pasaules, iespējams, izveidojās daudz tālāk no savām zvaigznēm un pēc tam migrēja uz iekšu, aizslaucot prom visas pārējās procesa planētas. Daudzās planētu sistēmas, kurās atrasts karsts Jupiters, norāda, ka mūsu Saules sistēma var būt neparasta tās salīdzinoši klusās vēstures dēļ.
Gan tuvās TrES-1 orbītas, gan tās migrācijas vēstures dēļ nav ticams, ka tai piederētu mēneši vai gredzeni. Neskatoties uz to, astronomi turpinās rūpīgi izpētīt šo sistēmu, jo precīzi fotometriski novērojumi var atklāt mēness vai gredzenus, ja tādi pastāv. Turklāt sīki spektroskopiski novērojumi var dot norādes uz planētas atmosfēras klātbūtni un sastāvu.
Rakstu, kurā aprakstīti šie rezultāti, autori: Roi Alonso (IAC); Timotijs M. Brauns (NCAR); Guillermo Torres un David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Pitsburgas Universitāte / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); Deivids Šarbonāns (CfA / Caltech); Hanss Dž. Degs (IAC); Edvards W. Dunham (Lowell); Fransiss T. O’Donovans (Kaltehs); un Roberts Stefaniks (CfA).
Šo kopīgo paziņojumu vienlaikus izdod CfA, IAC, NCAR, Pitsburgas universitāte un Lowell observatorija.
The W.M. Keka observatoriju vada Kalifornijas astronomijas pētījumu asociācija, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta, Kalifornijas universitātes un Nacionālās aeronautikas un kosmosa pārvaldes zinātniskā partnerība.
Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs (CfA), kura galvenā mītne atrodas Kembridžā, Masačūsetsā, ir Smitsona astrofizikas observatorijas un Hārvarda koledžas observatorijas kopīga sadarbība. CfA zinātnieki, kas ir sadalīti sešās pētniecības nodaļās, pēta Visuma izcelsmi, attīstību un galveno likteni.
Oriģinālais avots: Hārvarda CfA ziņu izlaidums
