Ilustracja artysty skalistej planety wokół karła M Gliese 876. Źródło zdjęcia: NSF. Kliknij, aby powiększyć.
Robiąc duży krok naprzód w poszukiwaniu planet podobnych do Ziemi poza naszym Układem Słonecznym, zespół astronomów ogłosił odkrycie najmniejszej wykrytej dotąd planety pozasłonecznej. Około siedem i pół razy masywniejsze niż Ziemia, o promieniu około dwa razy większym, może być pierwszą skalistą planetą, jaką kiedykolwiek znaleziono, krążącą wokół normalnej gwiazdy niewiele różnej od naszego Słońca.
Wszystkie z prawie 150 innych planet pozasłonecznych odkrytych dotychczas wokół normalnych gwiazd były większe niż Uran, lodowy gigant o masie około 15 razy większej niż masa Ziemi.
„Stale przekraczamy granice tego, co możemy wykryć i zbliżamy się coraz bardziej do znalezienia Ziemi” - powiedział członek zespołu Steven Vogt, profesor astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz.
„Dzisiejsze wyniki są ważnym krokiem w kierunku odpowiedzi na jedno z najgłębszych pytań, jakie ludzkość może zadać: czy jesteśmy sami we wszechświecie? powiedział Michael Turner, szef Dyrekcji Nauk Matematycznych i Fizycznych w National Science Foundation, która zapewniła częściowe finansowanie badań.
Nowo odkryta „super Ziemia” okrąża gwiazdę Gliese 876, znajdującą się zaledwie 15 lat świetlnych stąd, w kierunku konstelacji Wodnika. Ta gwiazda posiada również dwie większe planety wielkości Jowisza. Nowa planeta wiruje wokół gwiazdy w ciągu zaledwie dwóch dni i jest tak blisko powierzchni gwiazdy, że jej temperatura prawdopodobnie przekracza 400 do 750 stopni Fahrenheita (200 do 400 stopni Celsjusza)? znać to.
Niemniej zdolność wykrycia drobnego wahania, jakie planeta wywołuje w gwieździe, daje astronomom pewność, że będą w stanie wykryć nawet mniejsze skaliste planety na orbitach bardziej gościnnych dla życia.
„To najmniejsza odkryta dotąd planeta pozasłoneczna i pierwsza z nowej klasy skalistych planet lądowych”, powiedział członek zespołu Paul Butler z Carnegie Institution of Washington. „To jak większy kuzyn Ziemi”.
Zespół mierzy minimalną masę planety wynoszącą 5,9 mas Ziemi, krążącą wokół Gliese 876 z okresem 1,94 dnia w odległości 0,021 jednostek astronomicznych (AU), czyli 2 miliony mil.
Chociaż zespół nie ma bezpośredniego dowodu na to, że planeta jest skalista, jego niska masa uniemożliwia mu zatrzymywanie gazu jak Jowisz. Zgłoszono trzy inne rzekome skaliste planety, ale krążą wokół pulsara, migającego zwłoki eksplodującej gwiazdy.
„Ta planeta odpowiada na starożytne pytanie” - powiedział kierownik zespołu Geoffrey Marcy, profesor astronomii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. „Ponad 2000 lat temu greccy filozofowie Arystoteles i Epikur spierali się o to, czy istnieją inne planety podobne do Ziemi. Teraz po raz pierwszy mamy dowody na istnienie skalistej planety wokół normalnej gwiazdy. ”
Marcy, Butler, astronom teoretyczny Jack Lissauer z NASA / Ames Research Center oraz badacz podoktorancki Eugenio J. Rivera z University of California Observatories / Lick Observatory na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz przedstawili swoje odkrycia dzisiaj (poniedziałek, 13 czerwca) podczas prasy konferencja w NSF w Arlington, Va.
Ich badania, przeprowadzone w Obserwatorium Keck na Hawajach, były wspierane przez NSF, National Aeronautics and Space Administration, University of California i Carnegie Institution of Washington.
Artykuł opisujący wyniki został przesłany do The Astrophysical Journal. Współautorami tego artykułu są Steven Vogt i Gregory Laughlin z Lick Observatory na University of California, Santa Cruz; Debra Fischer z San Francisco State University; oraz Timothy M. Brown z Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych NSF w Boulder, Kolorado.
Gliese 876 (lub GJ 876) to mała, czerwona gwiazda znana jako karzeł M. najczęstszy rodzaj gwiazdy w galaktyce. Znajduje się w gwiazdozbiorze Wodnika, a przy około jednej trzeciej masy Słońca jest najmniejszą gwiazdą, wokół której odkryto planety. Butler i Marcy wykryli tam pierwszą planetę w 1998 r .; okazał się gigantem gazowym o masie około dwa razy większej niż masa Jowisza. Następnie, w 2001 roku, zgłosili drugą planetę, kolejny gazowy gigant o wielkości około połowy masy Jowisza. Oba znajdują się na orbitach rezonansowych, a zewnętrzna planeta zajmuje 60 dni na orbicie gwiazdy, dwa razy więcej niż okres wewnętrznej gigantycznej planety.
Lissauer i Rivera analizowali dane Kecka w systemie Gliese 876 w celu modelowania niezwykłych ruchów dwóch znanych planet, a trzy lata temu dostrzegli, że może istnieć mniejsza, trzecia planeta krążąca wokół gwiazdy. W rzeczywistości, gdyby nie wzięli pod uwagę interakcji rezonansowej między dwiema znanymi planetami, nigdy nie widzieliby trzeciej planety.
„Mieliśmy model dwóch planet oddziałujących ze sobą, ale kiedy spojrzeliśmy na różnicę między modelem dwóch planet i rzeczywistymi danymi, znaleźliśmy sygnaturę, którą można interpretować jako trzecią planetę”, powiedział Lissauer.
Dodał Rivera, że model trzech planet konsekwentnie lepiej dopasowuje się do danych. „Ponieważ jednak sygnał z trzeciej planety nie był bardzo silny, bardzo ostrożnie ogłaszaliśmy nową planetę, dopóki nie uzyskamy więcej danych” - powiedział.
Ostatnie udoskonalenia spektrometru wysokiej rozdzielczości teleskopu Keck (HIRES) dostarczyły nowych istotnych danych. Vogt, który zaprojektował i zbudował HIRES, współpracował z personelem technicznym w UC Observatories / Lick Observatory Laboratories w UC Santa Cruz, aby ulepszyć detektory CCD spektrometru (urządzenia sprzężonego z ładunkiem) w sierpniu ubiegłego roku.
„To dane o wyższej precyzji z ulepszonych HIRES dają nam pewność co do tego wyniku”, powiedział Butler.
Zespół ma teraz przekonujące dane dotyczące planety krążącej bardzo blisko gwiazdy, w odległości około 10 promieni gwiezdnych. To mniej niż jedna dziesiąta wielkości orbity Merkurego w naszym Układzie Słonecznym.
„Na dwudniowej orbicie temperatura jest o około 200 stopni Celsjusza za gorąca dla ciekłej wody”, powiedział Butler. „To prowadzi nas do wniosku, że najbardziej prawdopodobnym składem tej rzeczy są wewnętrzne planety tego układu słonecznego? skała niklowo-żelazna, skalista planeta, planeta ziemska. ”
„Masa planety mogłaby z łatwością utrzymać atmosferę” - zauważył Laughlin, adiunkt astronomii w UC Santa Cruz. „Nadal byłby uważany za skalistą planetę, prawdopodobnie z żelaznym rdzeniem i krzemowym płaszczem. Może nawet mieć gęstą, parującą warstwę wody. Myślę, że widzimy tutaj coś pośredniego między prawdziwą planetą ziemską, taką jak Ziemia, a gorącą wersją lodowych gigantów Urana i Neptuna ”.
W połączeniu z ulepszonym oprogramowaniem komputerowym nowe detektory CCD (urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym) zaprojektowane przez ten zespół do spektrometru HIRES Kecka mogą teraz mierzyć prędkość Dopplera gwiazdy z dokładnością do jednego metra na sekundę? ludzka prędkość chodzenia? zamiast poprzedniej precyzji trzech metrów na sekundę. Ta zwiększona czułość pozwoli zespołowi łowieckiemu na planetę wykryć efekt grawitacyjny planety podobnej do Ziemi w strefie zamieszkiwalnej gwiazd karłowatych M, takich jak Gliese 876.
„Naciskamy na zupełnie nowy reżim w Keck, aby osiągnąć precyzję jednego metra na sekundę, potroić naszą starą precyzję, co powinno również pozwolić nam zobaczyć planety masy Ziemi wokół gwiazd podobnych do Słońca w ciągu najbliższych kilku lat”, powiedział Butler.
„Nasz zespół UC Santa Cruz i Lick Observatory wykonał ogromną ilość pracy optycznej i technicznej oraz wykrywacza, aby teleskop Keck stał się łowcą planet skalistych, najlepszym na świecie” - dodaje Marcy.
Lissauer jest także podekscytowany kolejnym wyczynem opisanym w artykule przesłanym do czasopisma. Po raz pierwszy on, Rivera i Laughlin wyznaczyli nachylenie linii wzroku orbity układu gwiezdnego wyłącznie na podstawie obserwowanego drgania Dopplera gwiazdy. Korzystając z dynamicznych modeli interakcji między dwiema planetami wielkości Jowisza, byli w stanie obliczyć masy dwóch gigantycznych planet na podstawie zaobserwowanych kształtów i szybkości precesji ich owalnych orbit. Precesja to powolne obracanie długiej osi eliptycznej orbity planety.
Wykazali, że płaszczyzna orbity jest nachylona o 40 stopni do naszej linii wzroku. To pozwoliło zespołowi oszacować najbardziej prawdopodobną masę trzeciej planety jako siedem i pół masy Ziemi.
„W tym badaniu jest więcej modelowania dynamicznego niż w jakimkolwiek poprzednim, znacznie więcej” - powiedział Lissauer.
Zespół planuje nadal obserwować gwiazdę Gliese 876, ale chętnie znajduje inne planety lądowe wśród 150 lub więcej planet karłowatych M, które obserwują regularnie z Keckiem.
„Jak dotąd nie obserwujemy prawie żadnych planet masy Jowisza wśród obserwowanych przez nas gwiazd karłowatych M, co sugeruje, że zamiast tego będzie duża populacja planet o mniejszej masie” - zauważył Butler.
Oryginalne źródło: Carnegie Institute News Release
