Źródło zdjęcia: ESA
Astronomowie z University of Texas w Austin uważają, że wymyślili niedrogi sposób wyszukiwania planet pozasłonecznych. Chociaż proces prawdopodobnie zniszczy planety wewnętrzne, planety zewnętrzne prawdopodobnie nadal pozostaną na orbicie wokół gwiazdy. Wiadomo, że białe karły pulsują z określoną szybkością, więc grawitacja planety poruszającej się wokół gwiazdy powinna wpływać na to tętno w niewielkiej ilości, co powinno być wykrywalne przez niedrogie teleskopy ziemskie.
Astronomowie z University of Texas w Austin opracowali niedrogą metodę określania, czy istnieją inne systemy słoneczne, takie jak nasz.
Spośród ponad 100 gwiazd znanych obecnie z planet, astronomowie znaleźli kilka systemów podobnych do naszego. Nie wiadomo, czy dzieje się tak z powodu ograniczeń technologicznych, czy też nasz system jest naprawdę rzadką konfiguracją. Astronomowie z Obserwatorium McDonalda? nowatorska metoda wyszukiwania wykorzystuje teleskop z epoki depresji połączony z dzisiejszą technologią.
Astronomowie Don Winget i Edward Nather, doktoranci Fergal Mullally i Anjum Mukadem, a także koledzy szukają „resztek” układów słonecznych takich jak nasz. Ich metoda polega na poszukiwaniu fragmentów takiego układu słonecznego po śmierci jego gwiazdy, wykorzystując cechę starożytnych, wypalonych słońc zwanych „białymi karłami”.
Zaangażowani są także astronomowie z Uniwersytetu Teksasu Bill Cochran i Ted von Hippel, a także S.O. Kepler z Brazylijskiego Universidade Federal de Rio Grande dol Sul i Antonio Kanaan z Brazylijskiego Universidade Federal de Santa Catarina.
Astronomowie wiedzą, że gdy gwiazdy podobne do Słońca zużyją paliwo jądrowe, ich zewnętrzne warstwy rozszerzą się, a gwiazda stanie się gwiazdą „czerwonego giganta”. Kiedy stanie się to Słońcu, za około pięć miliardów lat spodziewają się, że połknie Merkurego i Wenus, być może nie całkiem docierając do Ziemi. Wtedy Słońce zdmuchnie swoje zewnętrzne warstwy i będzie istnieć przez kilka tysięcy lat jako piękna, delikatna mgławica planetarna. Pozostałym jądrem Słońca będzie wówczas biały karzeł, gęsta, ściemniająca żużla wielkości Ziemi. I, co najważniejsze, prawdopodobnie nadal będzie krążyć wokół zewnętrznych planet naszego Układu Słonecznego.
Gdy system podobny do Słońca osiągnie ten stan, zespół Winget może go znaleźć. Ich metoda opiera się na ponad trzech dekadach badań nad zmiennością (czyli zmianami jasności) białych karłów. Na początku lat 80. astronomowie z University of Texas odkryli, że niektóre białe karły zmieniają się lub „pulsują” w regularnych seriach. Niedawno Winget i współpracownicy odkryli, że około jedna trzecia tych pulsujących białych karłów (PWD) jest bardziej niezawodnymi miernikami czasu niż zegary atomowe i większość pulsarów milisekundowych.
Pulsacje te są kluczem do wykrywania planet. Planety krążące wokół stabilnej gwiazdy PWD wpłyną na obserwacje jej pomiaru czasu, zdając się powodować okresowe zmiany we wzorach impulsów pochodzących z gwiazdy. To dlatego, że planeta krążąca wokół PWD ciągnie gwiazdę podczas ruchu. Zmiana odległości między gwiazdą a Ziemią zmieni czas potrzebny światłu z pulsacji na dotarcie do Ziemi. Ponieważ impulsy są bardzo stabilne, astronomowie mogą obliczyć różnicę między obserwowanym a oczekiwanym czasem przybycia impulsów i wydedukować obecność i właściwości planety. (Ta metoda jest podobna do tej stosowanej w odkryciach tak zwanych „planet pulsarowych”. Różnica polega na tym, że uważa się, że towarzysze pulsarów nie uformowali się wraz ze swoimi gwiazdami, ale dopiero po wybuchu tych gwiazd w supernowych).
„To poszukiwanie będzie wrażliwe na białe karły, które początkowo były od jednego do czterech razy masywniejsze niż Słońce, i powinno być w stanie wykryć planety w odległości od dwóch do 20 AU od ich gwiazdy macierzystej. Oznacza to, że będziemy badać niektóre gwiazdy w strefie nadającej się do zamieszkania - powiedział Winget. (Jednostka AU lub jednostka astronomiczna to odległość między Ziemią a Słońcem). „Zasadniczo wykrycie Jowisza w odległości Jowisza za pomocą tej techniki jest łatwe. To zupa z kaczki - powiedział.
Łatwe, ale nie szybkie. Planety zewnętrzne, krążące wokół swoich gwiazd na dużych odległościach, mogą zająć ponad dekadę, aby ukończyć jedną orbitę. Dlatego ostateczne wykrycie planety krążącej wokół białego karła może zająć wiele lat obserwacji.
„Musisz długo szukać pełnej orbity”, powiedział Winget. „Pół orbity lub jedna trzecia orbity powie nam, że coś się tam dzieje. Ale dla planety znajdującej się w odległości Jowisza pół orbita to nadal sześć lat. Winget dodał, że w przypadku tej metody „wykrywa Jowisza na Uranie? odległość jest łatwiejsza, ale trwa jeszcze dłużej. ”
Do poszukiwań planety PWD Nather wymyślił nowy specjalistyczny instrument dla 2,1-metrowego teleskopu Otto Struve'a obserwatorium McDonalda. On i Mukadam zaprojektowali i zbudowali przyrząd, zwany Argos, do pomiaru ilości światła docierającego do gwiazd docelowych. W szczególności, Argos jest „fotometrem CCD”? licznik fotonów, który używa urządzenia sprzężonego z ładunkiem do rejestrowania obrazów. Argos, znajdujący się w centrum uwagi teleskopu Struve, nie ma innej optyki niż 2,1-metrowe zwierciadło główne teleskopu. Kopie Argos są obecnie budowane w innych obserwatoriach na całym świecie.
Mullally kontynuuje poszukiwanie planet wokół białych karłów z Argos na teleskopie Struve. Ma 22 gwiazdy docelowe, z których większość została zidentyfikowana w ramach Sloan Digital Sky Survey. Gdy zespół znajdzie obiecujących kandydatów na planetę z Argos, będzie obserwować za pomocą 9,2-metrowego Teleskopu Hobby-Eberly'ego (HET) w Obserwatorium McDonalda.
„Jeśli znajdziemy duże planety krążące na dużych odległościach, to dobra wskazówka, że w pobliżu mogą znajdować się mniejsze planety. W takim przypadku wykonasz uderzenie w cel za pomocą największego teleskopu, do którego masz dostęp”, powiedział Winget . HET umożliwi bardziej precyzyjne synchronizowanie impulsów PWD, a tym samym będzie w stanie wskazać mniejsze planety.
To poszukiwanie będzie w stanie badać typy gwiazd, których nie można badać metodą spektroskopii dopplerowskiej? jak dotąd najbardziej skuteczna metoda wyszukiwania planet? Powiedział Winget. Ze względu na osobliwości w składzie gwiazd podobnych do Słońca metoda spektroskopii dopplerowskiej nie jest bardzo czuła w poszukiwaniu planet wokół gwiazd dwukrotnie masywniejszych niż Słońce. Mniej więcej połowa gwiazd w badaniu Wingeta to białe karły, które pierwotnie były tego typu gwiazdami. Z tego powodu badanie PWD w McDonald może być pomocne w rozpoznawaniu i ocenie celów oraz strategii obserwacyjnych dla misji kosmicznych NASA planowanych na następne dwie dekady, w szczególności Misji Interferometrii Kosmicznej, Terrestrial Planet Finder i statku kosmicznego Kepler.
Badania są finansowane z grantu NASA Origins, a także z grantu Advanced Research Project ze stanu Teksas. Dzięki finansowaniu z Texas Higher Education Agency dwaj nauczyciele szkół średnich (Donna Slaughter z Stony Point High School w Round Rock w Teksasie i Chris Cotter z Lanier High School w Austin) byli bezpośrednio zaangażowani w te badania. Obecnie trwają plany rozszerzenia tego zaangażowania na innych nauczycieli i uczniów w ich klasach poprzez wprowadzenie nauki, naukowców i obserwatorium bezpośrednio do klasy za pomocą Internetu. Cotter i jego koledzy z Lanier High School są zaangażowani w Mullally w testowanie tej koncepcji.
Oryginalne źródło: McDonald Observatory News Release
