Před patnácti lety dosud největší dalekohledy na světě dosud neměly lokalizovat planetu obíhající jinou hvězdu. Dnes se dalekohledy, které nejsou větší než ty, které jsou k dispozici v obchodních domech, prokazatelně dokážou spatřit dříve neznámé světy. Nově objevená planeta detekovaná malým dalekohledem o průměru 4 palce ukazuje, že jsme na vrcholu nového věku objevu planety. Brzy mohou být nové světy umístěny zrychlujícím tempem, čímž se detekce prvního světa velikosti Země o krok blíže.
"Tento objev ukazuje, že i skromné dalekohledy mohou obrovsky přispět k vyhledávání na planetě," říká Guillermo Torres z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA), spoluautorky studie.
Tato výzkumná studie bude zveřejněna online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 a objeví se v nadcházejícím vydání časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Toto je úplně první objev extrasolární planety provedený specializovaným průzkumem mnoha tisíc relativně jasných hvězd ve velkých oblastech oblohy. Byl vytvořen pomocí transatlantického průzkumu exoplanet (TrES), sítě malých, relativně levných dalekohledů, které byly navrženy tak, aby vypadaly konkrétně pro planety obíhající jasné hvězdy. Síť TrES vytvořil tým vědců, který společně vedli David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown z Národního centra pro výzkum atmosféry (NCAR) a Edward Dunham z Lowell Observatory. Počáteční podpora sítě TrES přišla z Jet Propulsion Laboratory NASA a Kalifornského technologického institutu.
"Trvalo to několik Ph.D. vědci pracující na plný úvazek s cílem vyvinout metody analýzy dat pro tento vyhledávací program, ale samotné zařízení používá jednoduché komponenty, které již nejsou k dispozici, “říká Charbonneau.
Ačkoli malé dalekohledy sítě TrES provedly počáteční objev, vyžadovaly se následné pozorování v jiných zařízeních. Pozorování na W.M. Keckova observatoř, která pro Kalifornskou univerzitu, Caltech a NASA, provozuje dva největší dalekohledy na světě na Havaji, byla zvláště důležitá pro potvrzení existence planety.
Planetové stíny
Nově nalezená planeta je plynový gigant velikosti Jupiter, obíhající kolem hvězdy ve vzdálenosti asi 500 světelných let od Země v souhvězdí Lyra. Tento svět krouží svou hvězdou každé 3,03 dne ve vzdálenosti pouhých 4 milionů mil, mnohem blíže a rychleji než planeta Merkur v naší sluneční soustavě.
Astronomové objevili tento nový svět pomocí inovativní techniky. Byl nalezen „tranzitní metodou“, která hledá ponoření do jasu hvězdy, když planeta kříží přímo před hvězdou a vrhá stín. Planeta velikosti Jupiteru blokuje jen asi 1 / 100. světla od hvězdy podobné Slunci, ale to stačí, aby bylo detekovatelné.
Abychom byli úspěšní, musí tranzitní vyhledávání prozkoumat mnoho hvězd, protože tranzit vidíme jen tehdy, pokud je planetární systém umístěn téměř na okraji naší zorné pole. V současné době probíhá řada různých tranzitních vyhledávání. Většina zkoumá omezené oblasti oblohy a zaměřuje se na slabší hvězdy, protože jsou běžnější, čímž se zvyšuje šance na nalezení přechodného systému. Síť TrES se však zaměřuje na hledání jasnějších hvězd ve větších záběrech oblohy, protože planety obíhající jasné hvězdy se snáze studují přímo.
"Všechno, s čím musíme pracovat, je světlo, které vychází z hvězdy," říká Brown. "Je mnohem těžší naučit se cokoli, když jsou hvězdy slabé."
"Je téměř paradoxní, že malé dalekohledy jsou efektivnější než ty největší, pokud používáte tranzitní metodu, protože žijeme v době, kdy astronomové již plánují dalekohledy o průměru 100 metrů," říká vedoucí autor Roi Alonso z Astrofyzikálního ústavu Kanárci (IAC), kteří objevili novou planetu.
Nejznámější extrasolární planety byly nalezeny pomocí „Dopplerovy metody“, která detekuje gravitační účinek planety na její hvězdu spektroskopicky tím, že rozbije hvězdné světlo na jeho jednotlivé barvy. Informace, které lze získat o planetě pomocí Dopplerovy metody, jsou však omezené. Například lze určit pouze dolní mez hmotnosti, protože úhel, pod kterým vidíme systém, není znám. Hnědý trpaslík s vysokou hmotností, jehož oběžná dráha je velmi nakloněna naší pozorovací linii, vydává stejný signál jako planeta s nízkou hmotností, která je téměř na okraji.
"Když astronomové najdou přechodnou planetu, víme, že její orbita je v podstatě na okraji, takže můžeme spočítat její přesnou hmotnost." Z množství světla, které blokuje, se naučíme jeho fyzickou velikost. V jednom případě jsme dokonce dokázali detekovat a studovat atmosféru obří planety, “říká Charbonneau.
Třídění podezřelých
Průzkum TrES zkoumal přibližně 12 000 hvězd na 36 čtverečních stupních oblohy (oblast poloviční velikosti než mísa velkého vozu). Roi Alonso, postgraduální student Brownova, identifikovala 16 možných kandidátů na tranzity planet. „Průzkum TrES nám poskytl naši počáteční sestavu podezřelých. Poté jsme museli provést řadu následných pozorování, abychom eliminovali podvody, “říká spoluautor Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh / CfA).
Po sestavení seznamu kandidátů na konci dubna vědci použili dalekohledy na Whipple Observatory v Arizoně a Oak Ridge Observatory v Massachusetts, aby získali další fotometrická pozorování (jas), jakož i spektroskopická pozorování, která eliminovala zatmění binárních hvězd.
Během dvou měsíců se tým zarazil na nejslibnějšího kandidáta. Případ potvrdil spektroskopická pozorování Torres a Sozzetti s vysokým rozlišením pomocí času poskytnutého NASA na dalekohledu Keck I o průměru 10 metrů na Havaji.
„Bez této následné práce nemohou fotometrické průzkumy říct, které z jejich kandidátů jsou ve skutečnosti planety. Důkazem pudinku je oběžná dráha pro mateřskou hvězdu, kterou jsme získali pomocí Dopplerovy metody. Proto byla Keckova pozorování této hvězdy tak důležitá při dokazování, že jsme našli skutečný planetární systém, “říká spoluautor David Latham (CfA).
Pozoruhodně normální
Planeta zvaná TrES-1 je svou hmotností a velikostí (průměr) velmi podobná Jupiteru. Pravděpodobně to bude plynný gigant složený převážně z vodíku a helia, nejběžnějších prvků ve vesmíru. Ale na rozdíl od Jupiteru obíhá velmi blízko své hvězdy a dává jí teplotu kolem 1500 stupňů F.
Astronomové se zvláště zajímají o TrES-1, protože jeho struktura souhlasí s teorií, na rozdíl od první objevené transiting planety, HD 209458b. Druhý svět obsahuje přibližně stejnou hmotnost jako TrES-1, ale je o 30% větší. Ani jeho blízkost ke své hvězdě a doprovodné teplo nevysvětlují tak velkou velikost.
„Nalezení TrES-1 a zjištění, jak je normální, nás vede k podezření, že HD 209458b je„ podivná planeta “,“ říká Charbonneau.
TrES-1 obíhá svou hvězdu každých 72 hodin a řadí ji mezi skupinu podobných planet známých jako „horké Jupitery“. Takové světy se pravděpodobně utvářely mnohem dále od svých hvězd a poté se stěhovaly dovnitř a během procesu zametaly všechny další planety. Mnoho planetárních systémů, které obsahují horké Jupitery, naznačuje, že naše sluneční soustava může být pro svou relativně klidnou historii neobvyklá.
Díky těsné oběžné dráze TrES-1 a historii migrace je nepravděpodobné, že by měla nějaké měsíce nebo prsteny. Astronomové však budou tento systém i nadále podrobně zkoumat, protože přesná fotometrická pozorování mohou detekovat měsíce nebo prsteny, pokud existují. Podrobná spektroskopická pozorování mohou navíc poskytnout vodítko k přítomnosti a složení atmosféry planety.
Článek popisující tyto výsledky je autorem: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres a David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Pittsburghská univerzita / 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); a Robert Stefanik (CfA).
Toto společné oznámení vydávají současně CfA, IAC, NCAR, University of Pittsburgh a Lowell Observatory.
W.M. Keck Observatory provozuje Kalifornská asociace pro výzkum v astronomii, vědecké partnerství Kalifornského technologického institutu, University of California a National Aeronautics and Space Administration.
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku (CfA) se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: Harvard CfA News Release
