Evropský tým astronomů [1] objevil nejlehčí známou planetu obíhající kolem hvězdy jiné než slunce („exoplanet“).
Nový exoplanet obíhá kolem jasné hvězdy Mu Arae, která se nachází v jižní souhvězdí oltáře. Je to druhá planeta objevená kolem této hvězdy a dokončí plnou revoluci za 9,5 dne.
S hmotností pouhých 14krát větší než je Země, nová planeta leží na prahu největších možných skalních planet, což z ní činí možný super-podobný objekt. Uran, nejmenší z obřích planet sluneční soustavy, má podobnou hmotnost. Uran a nový exoplanet se však liší svou vzdáleností od hostitelské hvězdy natolik, že se jejich struktura a struktura pravděpodobně velmi liší.
Tento objev byl umožněn bezprecedentní přesností spektrografu HARPS na 3,6m dalekohledu ESO v La Silla, který umožňuje měřit radiální rychlosti s přesností lepší než 1 m / s. Je to další jasná demonstrace evropského vedení v oblasti výzkumu exoplanet.
Unikátní stroj na lov planet
Od první detekce planety kolem hvězdy 51 Peg Michel Mayor a Didier Queloz z Ženevské observatoře (Švýcarsko) v roce 1995 se astronomové dozvěděli, že naše sluneční soustava není jedinečná, protože bylo objeveno více než 120 obřích planet obíhajících jiné hvězdy. většinou průzkumy radiální rychlosti (srov. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 a ESO PR 03/03).
Tato základní metoda pozorování je založena na detekci změn rychlosti centrální hvězdy v důsledku měnícího se směru gravitačního tahu z (neviditelného) exoplanetu, který obíhá kolem hvězdy. Vyhodnocení změřených variačních rychlostí umožňuje odvodit oběžnou dráhu planety, zejména období a vzdálenost od hvězdy, jakož i minimální hmotnost [2].
Pokračující hledání exoplanet vyžaduje lepší a lepší instrumentaci. V této souvislosti se ESO bezpochyby ujal vedení s novým HARPS spektrografem (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) 3,6 m dalekohledu na observatoři ESO La Silla (viz ESO PR 06/03). Tento jedinečný nástroj, který byl v říjnu 2003 poskytnut výzkumné komunitě v členských zemích ESO, je optimalizován tak, aby detekoval planety na oběžné dráze kolem jiných hvězd („exoplanety“) pomocí přesných (radiálních) měření rychlosti s nepřesnou přesností 1 metr za sekundu. .
HARPS byl vytvořen evropským konsorciem [3] ve spolupráci s ESO. Již od začátku své činnosti prokazuje svou velmi vysokou účinnost. Ve srovnání s CORALIE, dalším známým optimalizovaným spektrografem lovu planet instalovaným na švýcarském Eulerově dalekohledu 1,2 m v La Silla (srov. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), byly typické doby pozorování sníženy o faktor sto a přesnost měření byla zvýšena o faktor deset.
Tato vylepšení otevřela nové perspektivy při hledání extra solárních planet a stanovila nové standardy, pokud jde o instrumentální přesnost.
Planetární systém kolem mu Arae
Hvězdná mu Arae je vzdálená asi 50 světelných let. Tato sluneční hvězda je umístěna v jižní souhvězdí Ara (oltář) a je dostatečně jasná (pátá velikost), aby byla pozorována pouhým okem.
Mu Arae už bylo známo, že má planetu velikosti Jupitera s okružní periodou 650 dnů. Předchozí pozorování také naznačovala přítomnost jiného společníka (planety nebo hvězdy) daleko dále.
Nová měření získaná astronomy na tomto objektu v kombinaci s údaji od jiných týmů tento obrázek potvrzují. Ale jak uvádí Françis Bouchy, člen týmu: „Nová měření HARPS nejen potvrdila to, o čem jsme dříve věřili, že o této hvězdě víme, ale také ukázali, že byla přítomna další planeta na krátké oběžné dráze. A tato nová planeta se zdá být nejmenší dosud objevenou kolem hvězdy jiné než slunce. Díky tomu je Mu Arae velmi vzrušujícím planetárním systémem. “
Během 8 nocí v červnu 2004 byla mu Arae opakovaně pozorována a její radiální rychlost byla měřena pomocí HARPS za účelem získání informací o vnitřku hvězdy. Tato takzvaná astero-seismologická technika (viz ESO PR 15/01) studuje malé akustické vlny, které periodicky pulzují na povrchu a ven z povrchu hvězdy. Znalostí vnitřní struktury hvězdy se astronomové snažili pochopit původ neobvyklého množství těžkých prvků pozorovaných v její hvězdné atmosféře. Toto neobvyklé chemické složení by mohlo poskytnout jedinečné informace o historii vzniku planety.
Říká Nuno Santos, další člen týmu: „K našemu překvapení analýza nových měření odhalila kolísání radiální rychlosti s periodou 9,5 dne na vrcholu akustického kmitavého signálu!“
Tento objev byl umožněn díky velkému počtu měření získaných během astero-seimologické kampaně.
Od tohoto data byla hvězda, která byla také součástí průzkumného programu konsorcia HARPS, pravidelně sledována pomocí pečlivé pozorovací strategie, aby se snížil „seismický šum“ hvězdy.
Tato nová data potvrdila amplitudu i periodicitu změn radiální rychlosti zjištěných během 8 nocí v červnu. Astronomové zůstali s jediným přesvědčivým vysvětlením tohoto periodického signálu: druhá planeta obíhá Mu Arae a za 9,5 dne dosáhne plné revoluce.
Nebylo to však jediné překvapení: z amplitudy radiální rychlosti, což je velikost kolísání vyvolaného gravitačním tahem planety na hvězdu, astronomové odvodili pro planetu hmotnost pouze 14krát větší než Země. ! Jde o hmotu Uranu, nejmenší z obřích planet ve sluneční soustavě.
Nově nalezený exoplanet tedy vytváří nový rekord na nejmenší planetě objevené kolem hvězdy slunečního typu.
Na hranici
Hmota této planety ji umístí na hranici mezi velmi velkými planetami podobnými Zemi (skalnaté) a obří planety.
Vzhledem k tomu, že současné modely planetárních formací ještě zdaleka nejsou schopny vysvětlit veškerou úžasnou rozmanitost pozorovanou mezi objevenými extrasolárními planetami, mohou astronomové spekulovat pouze o skutečné povaze tohoto objektu. V současném paradigmatu obří planetární formace je jádro vytvořeno nejprve prostřednictvím narůstání solidních „planetesimálů“. Jakmile toto jádro dosáhne kritické hmotnosti, plyn se akumuluje „utečeným“ způsobem a hmota planety se rychle zvyšuje. V tomto případě je nepravděpodobné, že by se tato pozdější fáze stala, protože by se planeta stala mnohem masivnější. Kromě toho nedávné modely ukázaly, že migrace zkracuje dobu formování, je nepravděpodobné, že předmětný objekt migroval na velké vzdálenosti a zůstal tak malé hmotnosti.
Tento objekt je tedy pravděpodobně planetou se skalnatým (nikoli ledovým) jádrem obklopeným malým (řádově desetinou celkové hmotnosti) plynnou obálkou, a proto by se kvalifikoval jako „super-Země“.
Další vyhlídky
Konsorcium HARPS vedené Michelem Mayorem (Ženevská observatoř, Švýcarsko) získalo 100 pozorovacích nocí ročně během 5 let na dalekohledu ESO 3,6 m, aby provedlo jedno z dosud nejambicióznějších systematických vyhledávání exoplanet. celosvětově. Za tímto účelem konsorcium opakovaně měří rychlosti stovek hvězd, které mohou nést planetární systémy.
Detekce této nové světelné planety po méně než 1 roce provozu ukazuje vynikající potenciál HARPS pro detekci skalnatých planet na krátkých drahách. Další analýza ukazuje, že výkony dosažené pomocí HARPS umožňují detekci velkých „telurických“ planet s jen několikanásobnou hmotností Země. Taková schopnost je ve srovnání s minulými průzkumy planety velkým zlepšením. Detekce takových skalních objektů posiluje zájem budoucích detekcí tranzitu z vesmíru pomocí misí jako COROT, Eddington a KEPLER, které musí být schopny změřit jejich poloměr.
Více informací
Výzkum popsaný v této tiskové zprávě byl předložen k publikaci přednímu astrofyzikálnímu časopisu „Astronomie a astrofyzika“. Předtisk je k dispozici jako soubor postscript na adrese http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Poznámky
[1]: Tým se skládá z Nuno Santos (Centro Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugalsko), Français Bouchy a Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, Francie), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry a Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Switzerland), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Francie), Gaspare Lo Curto a Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Francie), Willy Benz a Christoph Mordasini (Fyzikalisches Institut der Universit? Bern, Švýcarsko) a Jean-Louis Bertaux (Service d'Aronomie de Verri? Re-le-Buisson, Paříž, Francie) .
[2] Zásadním omezením metody radiální rychlosti je neznámý sklon planetární oběžné dráhy, který umožňuje pouze stanovit spodní hmotnostní limit pro planetu. Statistické úvahy však ukazují, že ve většině případů nebude skutečná hmotnost mnohem vyšší než tato hodnota. Hmotnostní jednotky pro exoplanety použité v tomto textu jsou 1 Jupiterova hmotnost = 22 Uranových hmot = 318 pozemských hmot; 1 Hmota uranu = 14,5 hmotnosti Země.
[3] HARPS byl navržen a postaven mezinárodním konsorciem výzkumných ústavů vedeným Observatoire de Genève (Švýcarsko) a včetně Observatoire de Haute-Provence (Francie), Physikalisches Institut der Universit? Bern (Švýcarsko), Service d'Aeronomie (CNRS, Francie), stejně jako ESO La Silla a ESO Garching.
Původní zdroj: ESO News Release
