Europejscy astronomowie odkryli planetę o masie zbliżonej do masy Ziemi, okrążającą gwiazdę w systemie Alfa Centauri – który jest najbliższy Ziemi. Jest to dodatkowo najlżejsza planeta pozasłoneczna odkryta w pobliżu gwiazdy podobnej do Słońca. Planetę wykryto za pomocą instrumentu HAPRS na 3,6-metrowym teleskopie w Obserwatorium ESO La Silla w Chile. Wyniki badań ukażą się 17 października 2012 roku w internetowym wydaniu czasopisma „Nature”.

Europejscy astronomowie odkryli planetę o masie zbliżonej do masy Ziemi, okrążającą gwiazdę w systemie Alfa Centauri – który jest najbliższy Ziemi. Jest to dodatkowo najlżejsza planeta pozasłoneczna odkryta w pobliżu gwiazdy podobnej do Słońca. Planetę wykryto za pomocą instrumentu HAPRS na 3,6-metrowym teleskopie w Obserwatorium ESO La Silla w Chile. Wyniki badań ukażą się 17 października 2012 roku w internetowym wydaniu czasopisma „Nature”.

Alfa Centauri jest jedną z najjaśniejszych gwiazd nieba południowego i najbliższym systemem gwiazdowym względem Układu Słonecznego – zaledwie 4,3 roku świetlnego od nas. W rzeczywistości jest to gwiazda potrójna – układ składający się z dwóch gwiazd podobnych do Słońca, okrążających się nawzajem w bliskiej odległości, oznaczonych Alfa Centauri A oraz Alfa Centauri B, oraz z bardziej odległego i słabego czerwonego składnika znanego jako Proxima Centauri [1]. Od dziewiętnastego wieku astronomowie spekulowali na temat planet okrążających te ciała, najbliższych potencjalnych siedlisk życia poza Układem Słonecznym, ale coraz dokładniejsze poszukiwania nie znalazły. Aż do tej pory.

Nasze obserwacje rozciągają się na ponad cztery lata korzystania z instrumentu HARPS I ujawniły istnienie niewielkiego, ale rzeczywistego sygnału od planety okrążającej Alfa Centauri B co 3,2 dnia mówi Xavier Dumusque (Geneva Observatory, Szwajcaria oraz Centro de Astrofisica da Universidade do Porto, Portugalia), główny autor publikacji. To nadzwyczajne odkrycie, które przesunęło naszą technikę do granic możliwości!

Europejski zespół wykrył planetę poszukując niewielkich wahań w ruchu gwiazdy Alfa Centauri B, spowodowanych przez grawitacyjne oddziaływanie planety na orbicie wokół niej [2]. Efekt jest minimalny – powoduje ruchy gwiazdy do tyłu i do przodu o zaledwie 51 centymetrów na sekundę (1,8 km/h), czyli z prędkością raczkowania niemowlaka. To największa w historii precyzja osiągnięta za pomocą stosowanej metody badań.

Alfa Centauri B jest bardzo podobna do Słońca, ale nieco mniejsza i słabsza. Nowo odkryta planeta, z masą niewiele większą niż Ziemia [3], okrąża gwiazdę w odległości około sześciu milionów kilometrów od niej, znacznie bliżej niż Merkury Słońce w Układzie Słonecznym. Orbita drugiego jasnego składnika gwiazdy podwójnej, Alfa Centauri A, znajduje się setki razy dalej, ale gwiazda ta mimo tego jest bardzo jasnym obiektem na niebie planety.

Pierwsza egzoplaneta wokół gwiazdy podobnej do Słońca została odkryta w 1995 roku. Od tego wydarzenia dokonano ponad 800 potwierdzonych odkryć, ale większość z planet jest znacznie większa od Ziemi, a wiele jest tak dużych jak Jowisz [4]. Wyzwaniem przed którym stoją teraz astronomowie jest wykrycie i scharakteryzowanie planety o masie porównywalnej z masą Ziemi, która krążyłaby w strefie zamieszkiwanej [5] wokół innej gwiazdy. Właśnie wykonano pierwszy krok w tym kierunku [6].

Jest to pierwsza planeta o masie podobnej do Ziemi znaleziona wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Krąży bardzo blisko swojej gwiazdy i na pewno jest zbyt gorąca dla życia takiego, jakie znamy dodaje Stephane Udry (Geneva Observatory, współautor publikacji i członek zespołu, ale równie dobrze może być zaledwie jedną z kilku planet układu. Nasze inne wyniki z instrumentu HARPS oraz badania z obserwatorium Keplera, wyraźnie pokazują, że większość małomasywnych planet odkrywana jest w tego rodzaju systemach.

Uzyskane wyniki to wielki krok w stronę wykrycia bliźniaczki Ziemi w najbliższym otoczeniu Słońca. Żyjemy w ciekawych czasach! podsumowuje Xavier Dumusque.

Uwagi

[1] Składniki gwiazdy wielokrotnej nazywane są poprzez dodawanie do nazwy gwiazdy dużej litery. Alfa Centuria A to najjaśniejszy składnik, Alfa Centuria B jest nieco słabszą drugą gwiazdą, a Alfa Centuria C to znacznie słabsza Proxima Centauri. Proxima Centauri znajduje się nieco bliżej Ziemi niż składniki A i B i dlatego formalnie jest najbliższą gwiazdą.

[2] HARPS mierzy prędkość radialną gwiazdy – jej prędkość w stronę do albo od Ziemi – z nadzwyczajną precyzją. Planeta na orbicie wokół gwiazdy powoduje, że gwiazda regularnie porusza się do i od odległego obserwatora na Ziemi. Z powodu efektu Dopplera zmiana prędkości radialnej powoduje przesunięcie widma gwiazdy w stronę dłuższych fal, gdy ta oddala się od nas (co jest zwane przesunięciem ku czerwieni) oraz przesunięcie w stronę fal krótszych (przesunięcie ku fioletowi), gdy gwiazda się zbliża. Tego rodzaju niewielkie przesunięcie widma gwiazdy można zmierzyć za pomocą bardzo precyzyjnego spektrografu, takiego jak HARPS, a następnie wykorzystać do wydedukowania istnienia planety.

[3] Za pomocą techniki prędkości radialnych astronomowie mogą oszacować jedynie minimalną masę planety, gdyż ta zależy także od kąta nachylenia płaszczyzny orbity względem linii widzenia, który jest nieznany. Jednak ze statystycznego punktu widzenia, minimalna masa często jest blisko rzeczywistej masie planety.

[4] Misja NASA Kepler znalazła 2300 kandydatek na planety, stosują alternatywną metodę – poszukiwanie niewielkich spadków jasności gwiazda gdy planeta przechodzi przed nią (dokonuje tranzytu) i blokuj część światła. Większość kandydatek na planety odkrytych metodą tranzytów jest bardzo odległa od nas. Z kolei planety znalezione za pomocą HARPS znajdują się wokół gwiazd bliskich Słońcu – przy czym najnowsze odkrycie dotyczy najbliższej. Czyni je to lepszymi celami dla wielu rodzajów późniejszych obserwacji, takich jak ustalanie własności atmosfer planet.

[5] Strefa zamieszkiwalna (ekosfera, ekostrefa) to wąski obszar wokół gwiazdy, w którym w odpowiednich warunkach woda może występować w stanie ciekłym.

[6] ESPRESSO, Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, zostanie zaintalowany na należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT). Obecnie jest w końcowej fazie projektowania, a działanie ma zacząć pod koniec 2016 roku albo na początku 2017 roku. ESPRESSO będzie mieć precyzję w prędkościach radialnych 0,35 km/h albo lepszą. Dla porównania Ziemia powoduje ruch radialnych Słońca na poziomie 0,32 km/h. W związku z tym planowana rozdzielczość powinna umożliwić ESPRESSO odkrywanie planet o masie Ziemi w strefach zamieszkiwalnych. Konsorcjum ESPRESSO jest prowadzone przez członków zespołu odpowiedzialnych za opisywane odkrycie.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule „An Earth mass planet orbiting Alpha Centauri B”, który ukaże się 17 października 2012 roku w internetowym wydaniu czasopisma „Nature”.

Skład zespołu badawczego: Xavier Dumusque (Observatoire de Genève, Szwajcaria; Centro de Astrofisica da Universidade do Porto, Portugalia), Francesco Pepe (Observatoire de Genève), Christophe Lovis (Observatoire de Genève), Damien Segransan (Observatoire de Genève), Johannes Sahlmann (Observatoire de Genève), Willy Benz (Universit?t Bern, Szwajcaria), Fran?ois Bouchy (Observatoire de Genève; Institut d’Astrophysique de Paris, Francja), Michel Mayor (Observatoire de Genève), Didier Queloz (Observatoire de Genève), Nuno Santos (Centro de Astrofisica da Universidade do Porto) oraz Stephane Udry (Observatoire de Genève).