Umělec ilustrace skalnaté planety kolem trpaslíka Gliese 876. Obrazový kredit: NSF. Klikni pro zvětšení.
Tým astronomů učinil významný krok vpřed při hledání planet podobných Zemi mimo naši vlastní sluneční soustavu a oznámil objev dosud detekované nejmenší extrasolární planety. Asi sedmkrát a půlkrát hmotnější než Země, s asi dvakrát poloměrem to může být první skalní planeta, která kdy našla obíhající kolem normální hvězdy, která se příliš neliší od našeho Slunce.
Všechny téměř 150 dalších extrasolárních planet objevených kolem normálních hvězd byly větší než Uran, ledový obr asi 15krát větší než Země.
"Stále posouváme hranice toho, co můžeme odhalit, a my se stále přibližujeme k nalezení Země," řekl člen týmu Steven Vogt, profesor astronomie a astrofyziky na kalifornské univerzitě v Santa Cruz.
Dnešní výsledky jsou důležitým krokem k zodpovězení jedné z nejhlubších otázek, které může lidstvo položit: Jsme sami ve vesmíru? řekl Michael Turner, vedoucí ředitelství matematických a fyzikálních věd Národní nadace pro vědu, který poskytl částečné financování výzkumu.
Nově objevená „super-země“ obíhá kolem hvězdy Gliese 876, která se nachází pouhých 15 světelných let ve směru souhvězdí Vodnáře. Tato hvězda má také dvě větší planety velikosti Jupiter. Nová planeta bije kolem hvězdy za pouhé dva dny a je tak blízko povrchu hvězdy, že její teplota pravděpodobně překročí 400 až 750 stupňů Fahrenheita (200 až 400 stupňů Celsia) - teploty podobné troubě na život příliš horké, protože to vědí.
Nicméně schopnost detekovat drobné kolísání, které planeta vyvolává ve hvězdě, dává astronomům jistotu, že budou schopni detekovat ještě menší skalnaté planety na oběžné dráze, která je pro život příjemnější.
"Toto je nejmenší dosud objevená extrasolární planeta a první z nové třídy skalních pozemských planet," řekl člen týmu Paul Butler z Carnegie Institution of Washington. "Je to jako větší bratranec Země."
Tým měří minimální hmotnost planety 5,9 Země, obíhající kolem Gliese 876 s periodou 1,94 dne ve vzdálenosti 0,021 astronomických jednotek (AU) nebo 2 miliony mil.
Ačkoli tým nemá žádný přímý důkaz, že planeta je skalnatá, její nízká hmotnost mu znemožňuje zadržovat plyn jako Jupiter. Byly hlášeny další tři údajné skalnaté planety, ale obíhají kolem pulsaru, blikající mrtvoly explodované hvězdy.
"Tato planeta odpovídá na starodávnou otázku," řekl vedoucí týmu Geoffrey Marcy, profesor astronomie na University of California v Berkeley. "Před více než 2 000 lety se řeckí filozofové Aristoteles a Epicurus dohadovali o tom, zda existují jiné planety podobné Zemi. Nyní máme poprvé důkaz o skalnaté planetě kolem normální hvězdy. “
Marcy, Butler, teoretický astronom Jack Lissauer z NASA / Ames Research Center a postdoktorandský výzkumník Eugenio J. Rivera z Kalifornské observatoře University / Lick Observatory v UC Santa Cruz dnes představili svá zjištění během tisku (pondělí 13. června) konference na NSF v Arlingtonu, Va.
Jejich výzkum, prováděný na observatoři Keck na Havaji, byl podporován NSF, National Aeronautics and Space Administration, University of California a Carnegie Institution of Washington.
Článek s podrobnostmi o výsledcích byl předložen do The Astrophysical Journal. Spoluautori jsou Steven Vogt a Gregory Laughlin z Lick Observatory na University of California v Santa Cruz; Debra Fischer ze San Francisco State University; a Timothy M. Brown z NSF? Národní středisko pro výzkum atmosféry v Boulder, Colorado.
Gliese 876 (nebo GJ 876) je malá červená hvězda známá jako trpaslík M? nejběžnější typ hvězdy v galaxii. Nachází se v souhvězdí Vodnáře a asi třetinou hmotnosti Slunce je nejmenší hvězdou, kolem níž byly objeveny planety. Butler a Marcy objevili první planetu v roce 1998; ukázalo se, že jde o plynový gigant o dvojnásobku hmotnosti Jupiteru. V roce 2001 pak nahlásili druhou planetu, další plynový gigant o polovině hmotnosti Jupiteru. Tito dva jsou v rezonančních drahách, vnější planeta trvá 60 dní, než obíhá hvězdu, což je dvojnásobek období vnitřní obří planety.
Lissauer a Rivera analyzovali Keckova data o systému Gliese 876, aby modelovali neobvyklé pohyby dvou známých planet, a před třemi lety dostal tušení, že by mohla existovat menší třetí planeta obíhající kolem hvězdy. Ve skutečnosti, kdyby nezohlednili rezonanční interakci mezi dvěma známými planetami, nikdy by neviděli třetí planetu.
"Měli jsme model pro vzájemnou interakci obou planet, ale když jsme se podívali na rozdíl mezi modelem dvou planet a skutečnými daty, našli jsme podpis, který lze interpretovat jako třetí planetu," řekl Lissauer.
Model s třemi planetami stále lépe vyhovoval datům, dodal Rivera. "Ale protože signál z této třetí planety nebyl příliš silný, byli jsme velmi opatrní při oznámení nové planety, dokud nebudeme mít více dat," řekl.
Nedávná vylepšení spektrometru Keck Telescope s vysokým rozlišením (HIRES) poskytla zásadní nová data. Vogt, který navrhl a postavil HIRES, spolupracoval s technickým personálem v UC Observatories / Lick Observatory Laboratories v UC Santa Cruz, aby vylepšil detektory CCD spektrometru (zařízení s připojeným nábojem) loni v srpnu.
"Je to vyšší přesnost dat z upgradovaných HIRES, která nám dávají důvěru v tento výsledek," řekl Butler.
Tým má nyní přesvědčivé údaje o planetě obíhající velmi blízko hvězdy ve vzdálenosti asi 10 hvězdných poloměrů. To je méně než desetina velikosti ortuťové oběžné dráhy v naší sluneční soustavě.
"Na dvoudenní oběžné dráze je asi 200 stupňů Celsia příliš horká na tekutou vodu," řekl Butler. "To nás vede k závěru, že nejpravděpodobnější složení této věci je jako vnitřní planety této sluneční soustavy?" nikl-železná hornina, skalní planeta, pozemská planeta. “
"Hmotnost planety by mohla snadno udržet atmosféru," poznamenal Laughlin, pomocný profesor astronomie v UC Santa Cruz. "Stále by to bylo považováno za skalní planetu, pravděpodobně se železným jádrem a silikonovým pláštěm." Mohl by mít dokonce hustou zapařenou vodní vrstvu. Myslím, že to, co zde vidíme, je něco mezi středem skutečné pozemské planety, jako je Země, a horkou verzí ledových obrů Uran a Neptun. “
V kombinaci s vylepšeným počítačovým softwarem mohou nové detektory CCD (charge coupled device) navržené tímto týmem pro Keckův HIRES spektrometr nyní měřit Dopplerovu rychlost hvězdy s přesností na jeden metr za sekundu? lidská rychlost chůze? namísto předchozí přesnosti tří metrů za sekundu. Tato zvýšená citlivost umožní týmu lovícímu planetu detekovat gravitační účinek planety podobné Zemi v obyvatelné zóně hvězd trpaslíků, jako je Gliese 876.
"V Kecku prosazujeme zcela nový režim, abychom dosáhli přesnosti jednoho metru za sekundu, ztrojnásobili naši starou přesnost, která by nám také měla umožnit během příštích několika let vidět planety Země kolem hvězd podobných Slunci," řekl Butler.
"Náš tým UC Santa Cruz a Lick Observatory provedl obrovské množství optických a technických a detektorových prací, aby z Keckova dalekohledu udělal lovce skalních planet, nejlepšího na světě," dodala Marcy.
Lissauer je také nadšený dalším činem popsaným v příspěvku předloženém časopisu. Poprvé určili on, Rivera a Laughlin přímý pohled na oběžnou dráhu hvězdného systému pouze z pozorovaného Dopplerova kolísání hvězdy. Pomocí dynamických modelů interakce obou planet velikosti Jupiteru dokázali vypočítat hmotnosti dvou obřích planet z pozorovaných tvarů a míry precese jejich oválních drah. Precese je pomalé otáčení dlouhé osy eliptické oběžné dráhy planety.
Ukázali, že orbitální rovina je nakloněna o 40 stupňů k naší zorné řadě. To umožnilo týmu odhadnout nejpravděpodobnější množství třetí planety na sedm a půl hmotnosti Země.
"Do této studie je zapojeno více dynamického modelování než jakákoli předchozí studie, mnohem víc," řekla Lissauer.
Tým plánuje pokračovat v pozorování hvězdy Gliese 876, ale dychtí po nalezení dalších pozemských planet mezi 150 nebo více trpasličími planetami, které pravidelně pozorují s Keckem.
"Zatím mezi hvězdami M trpaslíků, které jsme pozorovali, nenajdeme téměř žádné planety s hmotností Jupiter, což naznačuje, že místo toho bude velká populace menších hmotných planet," poznamenal Butler.
Původní zdroj: Carnegie Institute News Release
