Grupa europejskich astronomów odkryła najlżejszą znaną planetę poza Układem Słonecznym. Odkryta planeta obiega jasną gwiazdę miu Arae, która znajduje się w konstelacji Ołtarza na niebie południowym. Jest to zarazem druga planeta jaką znamy obiegająca tę gwiazdę. Okres jej orbity wynosi 9,5 doby.

Masa planety jest 14 razy większa od masy Ziemi – jest to blisko masy granicznej dla planet skalnych. Pozwala to sądzić, że mamy do czynienia z gigantycznym obiektem podobnym do Ziemi.

Nowo odkryta planeta masą przypomina Urana (najmniejsza planeta gazowa Układu Słonecznego). Jednak zielony olbrzym znacznie się różni – przede wszystkim krąży w dużo większej odległości od Słońca. Chociażby ta różnica wskazuje, że zaobserwowana planeta prawdopodobnie powstała w zupełnie innych okolicznościach niż gazowe olbrzymy.

Odkrycie dokonano dzięki bezprecedensowej dokładności spektrografu HARPS, umieszczonego na 3,6-metrowym teleskopie European Southern Obserwatory w la Silla. Wysokiej jakości urządzenie badawcze pozwoliło zmierzyć prędkość radialną gwiazdy z niespotykaną dotąd precyzją jednego metra na sekunde. Kolejny dowód na to, że europejscy obserwatorzy przodują w dziedzinie badań planet pozasłonecznych.

(lewy górny róg) W oberwatorium w La Silla (Chile). (prawy górny róg) 3,6 metrowy teleskop, do którego podłączony jest spektrometr HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher)- dół zdjęcia.

Odkąd w 1995 roku po raz pierwszy dwaj astronomowie z Genewa Obserwatory, Michel Mayor i Didier Queloz, odkryli planetę krążącą wokół gwiazdy 51 Peg, dowiedzieliśmy się, że z pewnością Układ Słoneczny nie jest wyjątkowy. W tym czasie przeważnie dzięki pomiarom prędkości radialnej gwiazd odkryto ponad 120 gazowych olbrzymów orbitujących w różnych układach planetarnych.

Ta Podstawowa metoda obserwacji polega na pomiarze zmian prędkości gwiazdy centralnej, wywołanej zmianami pola grawitacyjnego pochodzącymi od (jeszcze nie odkrytej) planety okrążającej gwiazdę. Dogłębna analiza zmierzonych w odstępach czasu wartości zmian prędkości gwiazdy pozwala przewidzieć orbitę, okresu obiegu i odległość od gwiazdy centralnej, a także minimalną masę planety.

Aby nadal kontynuować misję badawczą potrzebny jest coraz lepszy sprzęt obserwacyjny. Na tym polu na prowadzenie wysunęło się ESO zostawiając potencjalnych konkurentów daleko w tyle. Wszystko dzięki nowoczesnemu spektrometrowi HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) zamontowanemu na teleskopie w La Silla Obserwatory. W październiku 2003 roku został on oddany do użytku ESO. Jedyny w swoim rodzaju instrument badawczy pozwala na pomiar prędkości radialnej z dokładnością do 1 metra na sekundę.

HARPS został zbudowany przez European Consortium przy współpracy z ESO. Już od samego początku celem konstruktorów oprócz uzyskania doskonałej dokładności instrumentu podniesienie jego wydajności. Porównując HARPS z innym podobnym urządzeniem w CORALIE obserwatorium La Silla, czas obserwacji w nowym urządzeniu został skrócony stukrotnie przy jednoczesnym dziesięciokrotnym podniesieniu dokładności.

Te liczby mówią same za siebie, dzięki HARPS otworzyły się nowe możliwości w dziedzinie badań poza słonecznych planet. Dowodem na to jest chociażby odkrycie niedawno dokonane przez ESO.

Gwiazda miu Arae jest odległa o około 50 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. Podobna do słońca, położona w konstelacji Ara (ołtarz) na niebie południowym miu Area jest wystarczająco jasna (5 magnitudo) by można ją było zaobserwować nie uzbrojonym okiem.

Gwiazda z konstelacji ołtarza jest już dobrze znana, gdyż już wcześniej odkryto krążącego wokół niej gazowego olbrzyma, przypominające parametrami Jowisza, o okresie obiegu 650 dni. Odnalezienie tej planety umożliwiła podobna technika jak ta wykorzystana do odkrycia drugiego z kolei satelity miu Area, jednak wtedy sprzęt obserwacyjny był dużo mniej zaawansowany.

Dokonane niedawno obserwacje miały potwierdzić obecność uzyskane poprzednio dane na temat gazowego. Ale stało się inaczej, o czym mówi Francois Bouchy, jeden z członków grupy badawczej:”Spektrometr HARPS nie tylko potwierdził wyniki poprzednich badań, ale równie przyniósł dodatkowe informacje na temat gwiazdy miu Area. Na dodatek nowo odkryta przez nas planeta drugi satelita gwiazdy okazał się być szczególnie ciekawym obiektem. Nowo odkryta planeta jest najmniejszą do tej pory znaną. Tak więc mamy do czynienia z naprawdę ciekawym układem planetarnym wokół miu Area.

Czerwone punkty doświadczalne pokazują wyniki uzyskane podczas obserwacji astrosejsmicznych gwiazdy miu Arae spektrometrem HARPS. Na wykresie widoczne są niespodziewane krótko okresowe zakłócenie. Do punktów obserwacyjnych dopasowano krzywą.

Przez osiem czerwcowych nocy instrument HARPS skierowany był w stronę gwiazdy miu Area i dokonywał w krótkich odstępach czasu pomiaru prędkości radialnej gwiazdy, aby między innymi otrzymać informacje o ruchach zewnętrznych warstw gwiazdy. Ta technika nosi nazwę pomiaru astrosejsmologicznego i polega na badaniu ruchów powierzchni gwiazdy wywołanych nisko energetycznymi falami podłużnymi podobnymi do fal dźwiękowych. Dzięki analizie tych fal można poznać wewnętrzną strukturę gwiazdy, a co za tym idzie dowiedzieć się wiele o jej historii. Posiadając te informacje astronomowie mogą ustalić skład zewnętrznych warstw gwiazdy, co pozwala uzyskać dużo danych na temat budowy krążących wokół planet.

Nuno Santos, kolejny członek ekipy badawczej opowiada o dokonanym odkryciu:”Ku naszemu zaskoczeniu podczas przeglądania wyników pomiaru zmian prędkości na szczycie jednego z sygnałów akustycznych oscylacji powierzchni zauważyliśmy zaburzenia o okresie zmian 9,5 doby.

Odkrycia dokonano dzięki znacznej liczbie pomiarów astrosejsmologicznych wykonanych podczas badań powierzchni gwiazdy.

Od tego momentu gwiazdę włączono do programu regularnych obserwacji instrumentu HARPS i obserwowano w regularnych odstępach czasu, aby oddzielić nowy sygnał od sejsmicznego szumu.

Czerwone punkty doświadczalne pokazują wyniki uzyskane podczas obserwacji. Sygnał planety o wąskiej orbicie został odseparowany od sejsmicznego szumu gwiazdy. Punkty obserwacyjne wyraźnie układają się regularnej sinusoidzie.

Nowe obserwacje przyniosły potwierdzenie danych uzyskanych w czerwcu. Badany sygnał charakteryzował się stałą amplitudą i okresem. Pozostała więc tylko jedna prawdopodobna hipoteza wyjaśniająca pochodzenie tajemniczego szumu, wokół miu Area musi krążyć planeta o pełnym okresie obiegu wynoszącym 9,5 doby.

To jednak nie było największą niespodzianką dla astronomów. Z pomiarów prędkości radialnej chybotania się gwiazdy wyliczono masę planty. Okazało się, że planeta jest zaledwie 14 razy masywniejsza od Ziemi! To znaczy ma masę porównywalną z Uranem.

Nowa pozasłoneczna planeta wyznacza nowy rekord, co do wielkości. Jest to najmniejsza do tej pory odkryta planeta poza Układem Słonecznym.

Masa stawia nowo zaobserwowaną planetę na granicy między małą planetą skalną, a gazowym olbrzymem.

Obecna wiedza na temat procesu formowania planet jest obecnie w powijakach i nie daje astronomom możliwości dokładnej oceny budowy znalezionych obiektów, pomimo wielkiej ich wielkiej różnorodności. Według obecnych teorii formacji gazowych olbrzymów, jądro tworzy się na początku w wyniku zderzeń zarodków planetarnych. Gdy jądro osiągnie masę krytyczną, zaczyna się lawinowa akumulacja gazu wokół jądra i masa planety gwałtownie wzrasta. W wypadku odkrytej planety możemy spekulować, że ostatnia faza akumulacji gazu nie nastąpiła, gdyż wtedy planeta miałaby znacznie większą masę. Ponadto obecne modele wskazują, że migracja w układzie planetarnym przyspiesza czas powstawiania planety, nie wydaje się prawdopodobne, aby obiekt jeżeli byłby gazowym olbrzymem mógł przewędrować do wewnętrznych części układu zachowując niezwykle małą masę.

Wynika z tego, że obiekt zdaje się być planetą o stalitym (z pewnością nie lodowym) jądrze otoczoną cienką (ważącą około jednej dziesiątej masy całej planety) gazową otoczką, co sprawia, że możemy o niej myśleć jako Ziemi w czternastokrotnym powiększeniu.

Europejskie Konsorcjum, właściciel instrumentu HARPS, zdecydowało się udostępnia spektrometr programowi systematycznego poszukiwania planet, prowadzonemu Michelowi Mayorowi (Genewa Obserwatory, Szwajcaria), przez 100 nocy obserwacyjnych w ciągu roku przez najbliższe 5 lat. Członkowie zespołu badawczego mają nadzieję, że zaplanowane przez nich systematyczne obserwacje kilku set gwiazd przyniosą wyniki. Wydaje się, że przy pomocy zamontowanego na teleskopie ESO w la Silla instrumentu, można będzie odnaleźć wiele systemów planetarnych przyczajonych wokół bliskich nam gwiazd.

Wykrycie nowej lekkiej planety zaledwie po roku pracy wskazuje jak wielkie możliwości posiada spektrometr HARPS w wykrywaniu planet skalnych krążących na krótkich orbitach. Przeprowadzone niedawno analizy wskazują, że przy pomocy instrumentu można wykryć planety zaledwie kilkukrotnie bardziej masywne od Ziemi. Jest to dokładność nie spotykana w poprzednich badania pozasłonecznych układów planetarnych. Odnalezienie skalnych planet zwiększy na pewno zainteresowanie misjami satelitarnymi umożliwiającymi pomiar promienia planet takimi, jak COROT, Eddington, czy KEPLER.

Autor

Marcin Nowakowski

Komentarze

  1. glos_sumienia    

    Gramatyka etc. — Wiem że się czepiam ale tłumaczenie jest w tak ciężkim stylu, że aż czasem gubie sens. Popraw chociaż powtórki 🙂

    1. Marcin Nowakowski    

      przepraszam za wszelkie usterki — Przepraszam za wszelkie usterki stylowe, dopiero się wdrażam w język polski:) Zdołałem poprawić leada. Mam nadzieję, że z każdym artykułem będę coraz lepszy i w przyszłości mój styl się ożywi. Moja młodsza siostra twierdzi, że powinienem pisać osiemnastowieczne książki, czy Ty też tak uważasz???

  2. Artur    

    gramatyka a sens — tez sie czesto czepiam. tym razem jednak zacisnalem zeby i nic nie powiedzialem, bo temat rewelacyjny, wydarzenie zapierajace dech w piersi (mojej – nie wiem jak u innych).
    ciekawe ile nowych, niewielkich planet uda sie zaobserwoac w najblizszym czasie. juz zaczalem gryzc paznokcie z niecierpliwosci oczekiwania 🙂

Komentarze są zablokowane.