Źródło zdjęcia: ESO
Europejski zespół astronomów [1] ogłasza odkrycie i badanie dwóch nowych planet pozasłonecznych (egzoplanet). Należą do obiektów kandydujących do tranzytu OGLE i można je szczegółowo scharakteryzować. To trzykrotnie zwiększa liczbę egzoplanet odkrytych metodą tranzytową; trzy takie obiekty są teraz znane.
Obserwacje przeprowadzono w marcu 2004 r. Za pomocą spektrografu wielowłóknowego FLAMES na 8,2-metrowym teleskopie Kueyen VLT w Obserwatorium Paranal ESO (Chile). Umożliwiły astronomom zmierzenie dokładnych prędkości radialnych dla czterdziestu jeden gwiazd, dla których w badaniu OGLE wykryto tymczasowy „spadek” jasności. Ten efekt może być znakiem tranzytu przed gwiazdą na orbicie planety, ale może być również spowodowany przez małego gwiezdnego towarzysza.
W przypadku dwóch gwiazd (OGLE-TR-113 i OGLE-TR-132) zmierzone zmiany prędkości ujawniły obecność towarzyszy masy planetarnej na wyjątkowo krótkich orbitach.
Wynik ten potwierdza istnienie nowej klasy gigantycznych planet, zwanych „bardzo gorącymi Jowiszami” ze względu na ich rozmiar i bardzo wysoką temperaturę powierzchni. Są bardzo blisko swoich gwiazd-gospodarzy, krążąc wokół nich w czasie krótszym niż 2 (ziemskie) dni.
Tranzytowa metoda wykrywania egzoplanet zostanie „zaprezentowana” szerokiej publiczności 8 czerwca 2004 r., Kiedy planeta Wenus przechodzi przed dyskiem słonecznym, por. program VT-2004.
Odkrywanie innych światów
W ciągu ostatniej dekady astronomowie dowiedzieli się, że nasz Układ Słoneczny nie jest wyjątkowy, ponieważ w badaniach prędkości radialnych odkryto ponad 120 gigantycznych planet krążących wokół innych gwiazd (por. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 i ESO PR 03/03).
Jednak technika prędkości radialnej nie jest jedynym narzędziem do wykrywania egzoplanet. Kiedy planeta przechodzi przed swoją gwiazdą macierzystą (widzianą z Ziemi), blokuje niewielki ułamek światła gwiazdy. Im większa planeta, względem gwiazdy, tym większy ułamek światła, który jest zablokowany.
Jest to dokładnie taki sam efekt, gdy Wenus przenosi dysk słoneczny 8 czerwca 2004 r., Por. ESO PR 03/04 i strona internetowa programu VT-2004. W minionych stuleciach takie zdarzenia były wykorzystywane do szacowania odległości Słońce-Ziemia, co miało niezwykle przydatne implikacje dla astrofizyki i mechaniki niebieskiej.
W dzisiejszych czasach tranzyty planet zyskują na znaczeniu. Kilka badań próbuje znaleźć słabe sygnatury innych światów za pomocą gwiezdnych pomiarów fotometrycznych, szukając okresowego przyciemnienia gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed dyskiem.
Jedno z nich, badanie OGLE, pierwotnie miało na celu wykrycie zdarzeń mikrosoczewkowania poprzez monitorowanie jasności bardzo dużej liczby gwiazd w regularnych odstępach czasu. Przez ostatnie cztery lata obejmował także poszukiwanie okresowych płytkich „spadków” jasności gwiazd, spowodowanych regularnym tranzytem małych orbitujących obiektów (małe gwiazdy, brązowe karły lub planety wielkości Jowisza). Zespół OGLE ogłosił odtąd 137 „kandydatów na tranzyt planetarny” z badania około 155 000 gwiazd na dwóch południowych polach nieba, jeden w kierunku centrum galaktycznego, drugi w gwiazdozbiorze Cariny.
Rozwiązanie natury tranzytów OGLE
Kandydaci na tranzyt OGLE zostały wykryte przez okresowe zmniejszenie jasności obserwowanych gwiazd o kilka procent. Promień planety wielkości Jowisza jest około 10 razy mniejszy niż promień gwiazdy typu słonecznego [2], tj. Pokrywa on około 1/100 powierzchni tej gwiazdy, a zatem blokuje około 1% światła gwiazd tranzyt.
Jednak sama obecność zdarzenia tranzytowego nie ujawnia natury ciała tranzytowego. Wynika to z faktu, że gwiazda o niskiej masie lub brązowy karzeł, a także zmienna jasność układu podwójnego zaćmienia tła widziane w tym samym kierunku, mogą powodować zmiany jasności, które symulują te wytwarzane przez krążącą wokół gigantyczną planetę.
Jednak naturę obiektu przejściowego można ustalić na podstawie obserwacji prędkości radialnej gwiazdy macierzystej. Wielkość zmian prędkości (amplituda) jest bezpośrednio związana z masą obiektu towarzyszącego, a zatem pozwala na rozróżnienie gwiazd i planet jako przyczynę obserwowanego „spadku” jasności.
W ten sposób fotometryczne poszukiwania transportu i pomiary prędkości radialnej łączą się, aby stać się bardzo skuteczną techniką wykrywania nowych egzoplanet. Ponadto jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia ich cech. Podczas gdy wykrywanie planety metodą prędkości radialnej daje jedynie niższe oszacowanie jego masy, pomiar przejścia umożliwia określenie dokładnej masy, promienia i gęstości planety.
Obserwacje prędkości radialnych 137 kandydatów na tranzyt OGLE nie są łatwym zadaniem, ponieważ gwiazdy są stosunkowo słabe (jasności wizualne około 16). Można to zrobić tylko za pomocą teleskopu klasy 8-10 m ze spektrografem o wysokiej rozdzielczości.
Charakter dwóch nowych egzoplanet
Dlatego europejski zespół astronomów [1] wykorzystał 8,2-metrowy teleskop Kueyen VLT. W marcu 2004 roku obserwowali 41 OGLE „najlepszych kandydatów do tranzytu” przez 8 pół nocy. Korzystali z możliwości multipleksowania łącza światłowodowego FLAMES / UVES, które pozwala na uzyskanie widm wysokiej rozdzielczości 8 obiektów jednocześnie i mierzy prędkości gwiazd z dokładnością około 50 m / s.
Podczas gdy zdecydowana większość kandydatów do tranzytu OGLE okazała się gwiazdami podwójnymi (głównie małymi, chłodnymi gwiazdami przelatującymi przed gwiazdami typu słonecznego), dwa obiekty, znane jako OGLE-TR-113 i OGLE-TR-132, były stwierdzono, że wykazuje małe zmiany prędkości. Po połączeniu wszystkich dostępnych obserwacji - zmian światła, widma gwiazdowego i zmian prędkości radialnej - astronomowie byli w stanie stwierdzić, że dla tych dwóch gwiazd obiekty przelatujące mają masy kompatybilne z masami gigantycznej planety, takiej jak Jowisz.
Co ciekawe, obie nowe planety zostały wykryte wokół dość odległych gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej w kierunku południowej konstelacji Carina. W przypadku OGLE-TR-113 gwiazda macierzysta jest typu F (nieco gorętsza i bardziej masywna niż Słońce) i znajduje się w odległości około 6000 lat świetlnych. Orbitująca planeta jest o około 35% cięższa, a jej średnica jest o 10% większa niż Jowisza, największej planety w Układzie Słonecznym. Krąży wokół gwiazdy raz na 1,43 dni w odległości zaledwie 3,4 miliona km (0,0228 AU). W Układzie Słonecznym Merkury jest 17 razy dalej od Słońca. Temperatura powierzchni tej planety, która podobnie jak Jowisz jest gazowym gigantem, jest odpowiednio wyższa, prawdopodobnie powyżej 1800 ° C.
Odległość do systemu OGLE-TR-132 wynosi około 1200 lat świetlnych. Ta planeta jest mniej więcej tak ciężka jak Jowisz i około 15% większa (jej rozmiar jest nadal nieco niepewny). Krąży wokół gwiazdy karłowatej K (chłodniejszej i mniej masywnej niż Słońce) raz na 1,69 dnia w odległości 4,6 miliona km (0,0306 AU). Również ta planeta musi być bardzo gorąca.
Nowa klasa egzoplanet
W przypadku wcześniej znalezionego obiektu transportu planetarnego OGLE-TR-56 [3] dwa nowe obiekty OGLE definiują nową klasę egzoplanet, wciąż nie wykrytą przez bieżące badania prędkości radialnej: planety o wyjątkowo krótkich okresach i odpowiednio małych orbitach. Wydaje się, że rozkład okresów orbit dla „gorących Jowisza” wykryty na podstawie badań prędkości radialnej spada poniżej 3 dni, a żadna planeta nie została wcześniej znaleziona z okresem obiegu krótszym niż około 2,5 dnia.
Istnienie trzech planet OGLE pokazuje teraz, że istnieją „bardzo gorące Jowisze”, chociaż mogą one być dość rzadkie; prawdopodobnie około jednego takiego obiektu na każde 2500 do 7000 gwiazd. Astronomowie są naprawdę zaskoczeni, w jaki sposób obiektom planetarnym udało się wylądować na tak małych orbitach, tak blisko swoich gwiazd centralnych.
W przeciwieństwie do metody prędkości radialnej, która jest odpowiedzialna za znaczną większość detekcji planet wokół normalnych gwiazd, połączenie obserwacji przejścia i prędkości radialnych umożliwia określenie prawdziwej masy, promienia, a tym samym średniej gęstości tych planet.
Wielkie Oczekiwania
Dwa nowe obiekty podwoją liczbę egzoplanet o znanej masie i promieniu (trzy obiekty OGLE plus HD209458b, które zostały wykryte w badaniach prędkości radialnej, ale dla których później zaobserwowano tranzyt fotometryczny). Nowe informacje o dokładnych masach i promieniach są niezbędne do zrozumienia wewnętrznej fizyki tych planet.
Komplementarność technik tranzytu i prędkości radialnej otwiera teraz drzwi do szczegółowego badania prawdziwych właściwości egzoplanet. Poszukiwanie kosmicznych tranzytów planetarnych - takich jak misje COROT i KEPLER - wraz z naziemnymi obserwacjami prędkości radialnych w przyszłości doprowadzi do scharakteryzowania innych światów tak małych jak nasza Ziemia.
Oryginalne źródło: ESO News Release
