Kosmiczny Teleskop Hubble'a zidentyfikował 16 gwiazd, które mogą mieć planety pozasłoneczne. Odkrycia dokonano metodą tranzytu, w której planety nieco przyciemniają swoje gwiazdy macierzyste, gdy mijają je z przodu. Konieczne będą dalsze obserwacje, aby faktycznie obliczyć masę planet w tranzycie.
Kosmiczny Teleskop Hubble'a NASA odkrył 16 kandydatów na planety pozasłoneczne krążące wokół różnych odległych gwiazd w centralnym regionie naszej galaktyki Drogi Mlecznej.
Bonanza planety została odkryta podczas badania Hubble'a, zwanego Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search (SWEEPS). Hubble wyglądał dalej niż kiedykolwiek z powodzeniem poszukiwał planet pozasłonecznych. Hubble spojrzał na 180 000 gwiazd w zatłoczonym centralnym wybrzuszeniu naszej galaktyki w odległości 26 000 lat świetlnych. To jedna czwarta średnicy spiralnego dysku Drogi Mlecznej. Wyniki pojawią się w numerze czasopisma Nature z 5 października.
Ta suma jest zgodna z liczbą planet, które zostaną odkryte w wyniku tak odległych badań, w oparciu o wcześniejsze wykrycia egzoplanet dokonane w naszym lokalnym sąsiedztwie Słońca. Wąski widok Hubble'a pokrył pokos nieba nie większy od wielkości kątowej niż dwa procent powierzchni Księżyca w pełni. Po ekstrapolacji na całą galaktykę dane Hubble'a dostarczają mocnych dowodów na istnienie około 6 miliardów planet wielkości Jowisza w Drodze Mlecznej.
Pięć nowo odkrytych planet reprezentuje nowy ekstremalny typ planety, którego nie znaleziono w pobliskich poszukiwaniach. Światy te, nazywane planetami ultrakrótkookresowymi (USPP), wirują wokół swoich gwiazd w mniej niż jeden dzień ziemski.
„Odkrywanie bardzo krótkotrwałych planet było wielką niespodzianką” - powiedział lider zespołu Kailash Sahu z Space Telescope Science Institute w Baltimore. „Nasze odkrycie daje również bardzo mocne dowody na to, że planety są tak obfite w innych częściach galaktyki, jak w naszym sąsiedztwie Słońca”.
Hubble nie mógł zobaczyć bezpośrednio 16 nowo znalezionych kandydatów na planetę. Astronomowie wykorzystali zaawansowaną kamerę do badań w Hubble'u, aby wyszukać planety, mierząc lekkie ściemnienie gwiazdy z powodu przejścia planety przed nią, zdarzenia zwanego tranzytem. Planeta musiałaby być wielkości Jowisza, aby zablokować wystarczającą ilość światła gwiazd, około 1 do 10 procent, aby można ją było zmierzyć Hubble'em.
Planety nazywane są „kandydatami”, ponieważ astronomowie mogli uzyskać dodatkowe pomiary masy tylko dla dwóch z nich ze względu na odległość i słabość tych układów. Po wyczerpującej analizie zespół wykluczył alternatywne wyjaśnienia, takie jak wypas pasów przez gwiezdnego towarzysza, który mógłby naśladować przewidywaną sygnaturę prawdziwej planety. Odkrycie to może podwoić liczbę planet obserwowanych dotychczas za pomocą techniki tranzytowej.
Kandydaci na planetę mają tendencję do obracania się wokół gwiazd bogatszych w pierwiastki cięższe niż wodór i hel, takie jak węgiel. Wspiera to teorie, że gwiazdy bogate w ciężkie pierwiastki mają niezbędne składniki do tworzenia planet.
Kandydat na planetę o najkrótszym okresie orbitalnym, o nazwie SWEEPS-10, krąży wokół swojej gwiazdy w ciągu 10 godzin. Położona zaledwie 740 000 mil od swojej gwiazdy planeta jest jedną z najgorętszych kiedykolwiek wykrytych. Jego szacunkowa temperatura wynosi około 3000 stopni Fahrenheita.
„Ta planeta obejmująca gwiazdy musi być co najmniej 1,6 razy większa od masy Jowisza, w przeciwnym razie mięsień grawitacyjny gwiazdy rozdzieliłby ją” - powiedział Mario Livio, członek zespołu SWEEPS. „Niska temperatura gwiazdy pozwala planecie przetrwać tak blisko gwiazdy”.
„Planety w bardzo krótkim okresie wydają się występować preferencyjnie wokół normalnych gwiazd czerwonego karła, które są mniejsze i chłodniejsze od naszego Słońca”, wyjaśnił Sahu. „Widoczny brak USPP wokół gwiazd podobnych do Słońca w naszym lokalnym sąsiedztwie wskazuje, że mogły wyparować, gdy migrowały zbyt blisko gorętszej gwiazdy”.
Istnieje alternatywny powód, dla którego planety podobne do Jowisza wokół chłodniejszych gwiazd mogą migrować bliżej gwiazdy niż takie planety wokół gorętszych gwiazd. Gwiezdny dysk gazu i pyłu, z którego się utworzyli, rozciąga się bliżej chłodniejszej gwiazdy. Od czasu odkrycia pierwszego „gorącego Jowisza” wokół innej gwiazdy w 1995 r. Astronomowie zdali sobie sprawę, że ta niezwykła masywna planeta musiała spiralnie zbliżyć się do swojej gwiazdy macierzystej z bardziej odległego miejsca, w którym musiała powstać. Wewnętrzna krawędź dysku gwiezdnego zatrzymuje migrację.
Tranzyty planetarne występują tylko wtedy, gdy orbita planety jest oglądana niemal na krawędzi. Jednak tylko około 10 procent gorących Jowiszów ma orbity krawędziowe, które umożliwiają obserwację planety przelatującej przez gwiazdę. Aby odnieść sukces, ankiety tranzytowe muszą wyświetlać dużą liczbę gwiazd jednocześnie. Badanie tranzytowe SWEEPS obejmowało bogate pole gwiazd w oknie Strzelca.
Termin „okno” oznacza wyraźny widok na centrum galaktyki, ale znaczna część płaszczyzny galaktyki jest zasłonięta przez pył. Hubble monitorował 180 000 gwiazd pod kątem okresowego, krótkiego ściemniania w jasności gwiazdy. Pole gwiazdowe obserwowano przez nieprzerwany siedmiodniowy okres od 23 do 29 lutego 2004 r. Aby upewnić się, że ściemnianie było spowodowane przez obiekt krążący wokół gwiazdy, zespół wykorzystał Hubble'a do wykrycia od dwóch do 15 kolejnych tranzytów dla każdego z 16 kandydatów na planetę.
Dwie gwiazdy na polu są na tyle jasne, że zespół SWEEPS mógł dokonać niezależnego potwierdzenia obecności planety poprzez spektroskopowy pomiar niewielkiego wahania ruchu gwiazdy z powodu przyciągania grawitacyjnego niewidzialnego towarzysza. Użyli bardzo dużego teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego, znajdującego się na górze Paranal w Chile, aby zmierzyć niewielkie wahanie gwiazdy.
Jeden z kandydatów na planetę ma masę poniżej granicy wykrywalności wynoszącej 3,8 masy Jowisza. Drugim kandydatem jest 9,7 masy Jowisza, co jest poniżej minimalnej masy 13 mas Jowisza dla brązowego karła. Brązowy karzeł to obiekt, który formuje się jak gwiazda, ale nie ma wystarczającej masy, aby świecić przez syntezę jądrową.
Ponieważ gwiazdy są tak słabe, a pole widzenia jest tak gęsto wypełnione gwiazdami, mierzenie niewielkiego wahania ruchu gwiazdy za pomocą spektroskopii w celu potwierdzenia, że większość kandydatów na planetę nie jest możliwe. Przyszłe teleskopy, takie jak kosmiczny teleskop Jamesa Webba Jamesa NASA, zapewnią czułość niezbędną do potwierdzenia większości kandydatów na naszej planecie.
Program SWEEPS Hubble'a jest ważnym sprawdzianem koncepcji przyszłej misji NASA Kepler, zaplanowanej na start w 2007 roku. Obserwatorium Kepler będzie stale monitorować region galaktyki Drogi Mlecznej w celu wykrycia przelatujących planet wokół głównie odległych gwiazd. Kepler będzie wystarczająco czuły, aby wykryć potencjalnie setki kandydatów na planety wielkości Ziemi w strefie mieszkalnej lub w jej pobliżu, odległość od gwiazdy, w której woda na powierzchni planety mogłaby istnieć.
Kosmiczny Teleskop Hubble'a to projekt współpracy międzynarodowej między NASA i Europejską Agencją Kosmiczną. Instytut Nauki Teleskop Kosmiczny prowadzi operacje naukowe Hubble'a. Instytut jest obsługiwany przez NASA przez Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., Waszyngton.
Oryginalne źródło: Hubble News Release
