Przedstawiona przez artystę 51 Pegasi b, pierwsza egzoplaneta znalazła się na orbicie gwiazdy podobnej do słońca.
(Zdjęcie: © NASA / JPL-Caltech)
Paul M. Sutter jest astrofizykiem Ohio State University, gospodarzem Zapytaj kosmonautę i Radio kosmicznei autor „Twoje miejsce we wszechświecie.„Sutter przyczynił się do napisania tego artykułu Space.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights.
The najnowsza Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki został podzielony między Jima Peeblesa, nadzwyczajnego kosmologa, a parą szwajcarskich astronomów, Michela Mayora i Didiera Queloza.
Burmistrz i Queloz znaleźli pierwszy egzoplaneta krążące wokół gwiazdy podobnej do Słońca, co było przełomowym odkryciem z dwóch powodów: jednoznacznie pokazało, że Słońce nie jest jedyną gwiazdą, która gości rodzinę planet (coś, o czym długo myśleliśmy, ale nigdy nie pokazaliśmy), a także, że wszechświat jest naprawdę , bardzo dziwne.
Pulsujący początek
Uważny czytelnik zauważy w powyższym akapicie, że wyraziłem się jasno: burmistrz i Queloz odkryli pierwszą egzoplanetę krążącą wokół jak słońce gwiazda, nie pierwsza sama egzoplaneta. Taki kredyt należą się Aleksandrowi Wolazczanowi i Dale Frailowi w 1992 roku. W rzeczywistości dostali umowę dwa za jeden, znajdując dwie planety krążące wokół tej samej gwiazdy.
Ale ta gwiazda była zupełnie inna niż nasze słońce. To było pulsar, szybko wirujący, gęsty pozostały rdzeń z niegdyś gigantycznej gwiazdy. Pulsar regularnie rozpryskiwałby promień promieniowania nad Ziemią, jak mruganie odległej latarni morskiej - stąd nazwa pulsar. Gdy egzoplanety krążą wokół tego martwego rdzenia, delikatnie szarpią pulsar, powodując, że porusza się, co powoduje subtelne zmiany częstotliwości rozprysków pulsara tutaj na Ziemi.
Chociaż było to ważne odkrycie dla astronomii, nie było to dokładnie to, czego szukaliśmy. Chcieliśmy wiedzieć - i nadal chcemy wiedzieć - czy jest jeszcze inna Ziemia. I choć koncepcja planet, które przetrwają detonację supernowej i nadal krążą wokół resztek jądra, jest soczystym problemem do rozwiązania, nie pomaga nam to bezpośrednio w polowaniu. Co więcej, technika zastosowana na pulsarie polegała na regularnych częstotliwościach jego pulsów, czego nie można było zastosować w przypadku zwykłych gwiazd.
Czyniąc to głównym nurtem
Zamiast tego musieliśmy patrzeć, jak same gwiazdy się poruszają, i dopiero kilka lat później astronomowie dopracowali technologię, aby wykonać ten pomiar.
Technologia opierała się na spektrometrze, urządzeniu do rozbijania światła z odległego źródła na jego wiele elementów (zasadniczo bardzo naukową tęczę). Dzięki temu spektrum astronomowie, tacy jak Mayor i Queloz, mogliby znaleźć ślady znanych pierwiastków, takich jak wodór i węgiel, z odcisków palców pozostawionych w widmie. Stamtąd mogli wpatrywać się w gwiazdę dzień po dniu, szukając zmian w spektrum.
I te zmiany w widmie mogą ujawnić ruch gwiazdy poprzez przesunięcie Dopplera. Ta sama zmiana, która powoduje, że zawodzenie karetki zmienia wysokość, gdy przechodzi obok ciebie, dzieje się ze światłem. Kiedy źródło zbliża się do ciebie, światło przesuwa się w kierunku wyższych, bardziej niebieskich częstotliwości, a gdy źródło się odsuwa, spada do niższych, bardziej czerwonych częstotliwości.
To nie była nowa technika; astronomowie mierzą przesunięcie Dopplera gwiazd przez prawie dwieście lat.
Ale w 1995 r. Mayor i Queloz posunęli się o krok dalej, podnosząc precyzję swojego instrumentu do nowych poziomów, szukając nawet najdrobniejszych zmian.
Jeśli planeta krąży wokół gwiazdy, grawitacja z tej planety ciągnie ją jak smycz na upartym psie. Gwiazda nie będzie się dużo ruszać - gwiazdy zwykle przeważają nad planetami o kilka rzędów wielkości - ale nadal będą się poruszać, miejmy nadzieję, w wykrywalny sposób. A w 1995 r. Para przyszli zdobywcy Nobla go przybili, potwierdzając jednoznaczny chybotanie w przód i w tył w widmie gwiazdy 51 Pegasi, chybot, który mógł być spowodowany jedynie przez stosunkowo niewielkiego, niewidzialnego towarzysza - egzoplanetę na orbicie.
Nudne jest najlepsze
W 51 Pegasi nie ma nic szczególnego, a to sprawia, że odkrycie tam egzoplanety jest tak niezwykłe. To po prostu normalna, codzienna gwiazda młyna, siedząca około 50 lat świetlnych stąd, o masie około 10% większej niż Słońce i wieku nieco wyższym, mając 6 miliardów lat.
To normalna gwiazda, prowadząca normalne życie gwiazd, z co najmniej jedną planetą na orbicie wokół niej. Tak jak nasze słońce.
Odkrycie przez burmistrza i Queloza zapoczątkowało nową erę polowań na egzoplanetę, prowadząc do setek, a ostatecznie tysięcy potwierdzonych wykrytych egzoplanet. Są teraz tak powszechne, że ogłoszenia rzadko pojawiają się w wiadomościach, i to tylko kwestia czasu, zanim znajdziemy bliźniaka podobnego do Ziemi.
Niektórzy lubią gorący Jowisz
Ale planeta krążąca wokół Pegasi 51 nie przypomina niczego, co widzimy w naszym Układzie Słonecznym, i było tak zaskakujące, że jedną z pierwszych reakcji na jej odkrycie było odrzucenie wyniku jako śmieci.
Ale wynik burmistrza i Queloza był bezdyskusyjny i musieliśmy zmierzyć się z rzeczywistością, którą przedstawił nam 51 Pegasi. Jego planeta, wówczas nazywana 51 Pegasi b a teraz nazwana przez Międzynarodową Unię Astronomiczną nazwą Dimidium (choć niektórzy astronomowie trzymają się swojej nieformalnej nazwy Bellerophon), jest dość typowym gazowym gigantem, o masie około połowy masy Jowisza lub 150 razy większej od masy Ziemi.
I krąży zaledwie 5 milionów mil (8 milionów kilometrów) od swojej gwiazdy macierzystej.
Dla kontekstu jest to ponad siedem razy bliżej niż Słońce Merkury.
W jaki sposób olbrzymi gazowy gigant, który może powstać tylko na obrzeżach Układu Słonecznego, w którym jest wystarczająca ilość surowców, aby zbudować planetę w tak ogromnych proporcjach, tak niewygodnie zbliżył się do swojego rodzica? Nadal nie jesteśmy do końca pewni, ale wymyśliliśmy dla nich fajną nazwę: gorący Jowisz.
Z jedną dedykowaną obserwacją Mayor i Queloz wykonali dwie sztuczki. Zapoczątkowali nową erę badań astronomicznych na egzoplanetach i udoskonalili dziesięciolecia zrozumienia tego, jak kształtują się planety. Nic dziwnego, że wygrali Nagrodę Nobla.
- Najdziwniejsze obce planety na zdjęciach
- Niezwykle gorąco i niesamowicie blisko: jak gorący Jowiszowie sprzeciwiają się teorii
- 10 egzoplanet, które mogłyby gościć obce życie
Możesz słuchać podcastu Ask A SpacemaniTunesoraz w Internecie pod adresem http://www.askaspaceman.com. Zadaj własne pytanie na Twitterze za pomocą #AskASpaceman lub obserwując Paula @PaulMattSutter i facebook.com/PaulMattSutter. Śledź nas na Twitterze @Spacedotcom lub Facebook.
