Techniczne możliwości jakie daje Kosmiczny Teleskop Hubble’a (HST) pozwoliły międzynarodowej grupie astronomów na zastosowanie astrometrii do precyzyjnego pomiaru masy planety znajdującej się poza Układem Słoneczny. Otrzymano rezultat z przedziału od 1,89 do 2,4 masy Jowisza, największej z planet w naszym systemie planetarnym. Poprzednie oszacowania umieszczały jej masę w przedziale od 1,9 do 100 mas Jowisza.

Układ instrumentów nazywany Fine Guidance Sensors (FGSs), używanych również do stabilizacji kosmicznego obserwatorium, użyty został do dokładnego pomiaru amplitudy wahań gwiazdy Gliese 876. Jej wahania wywoływane są przez obieganie jej przez niewidocznego towarzysza (oznaczonego Gliese 876b). Gliese 876b (oznaczany również G1 876b) został odkryty w 1998 roku przez naziemne teleskopy.

Gl 876b jest drugą pozasłoneczną planetą (po HD 209458), dla której dokładnie wyznaczono masę i pierwszą, dla której wynik został potwierdzony za pomocą astrometrii. Skuteczne jej zastosowanie umożliwi zmniejszenie niepewności wyznaczenia mas dla innych planet odkrytych poza Układem Słonecznym.

Obserwacje zostały wykonane przez George’a F. Benedicta i Barbarę McArthur z University of Texas, członków międzynarodowej grupy obserwacyjnej kierowanej przez Thierry’ego Forveille’a z Canada-France-Hawaii Telescope Corporation. Wyniki zostaną opublikowane w Astrophysical Journal Letters z 20 grudnia.

Benedict obserwował gwiazdę przez ponad dwa lata. Kąty, które mierzył musiały być wyznaczone z dokładnością pół milisekundy kątowej.

Planeta Gl 876b jest dalszą z dwóch obiegających Gliese 876. Została odkryta przez dwie grupy uczonych kierowane przez Xaviera Delfosse’a (z obserwatorium w Genewie) i Geoffrey’a Marcy’ego z U.C. Berkeley and San Francisco State University. Rok później Dziwna, nowa układanka planetarna“>druga grupa odkryła mniejszą planetę znajdującą się bliżej gwiazdy. W odkryciu wykorzystany został efekt Dopplera – obiegająca gwiazdę planeta powoduje regularne zmiany jej prędkości radialnej względem Ziemi, a to może być mierzone przez przesunięcia linii widmowych.

Benedict i McArthur połączyli dane astrometryczne z informacjami o prędkości radialanej i wydedukowali na tej podstawie nachylenie orbity względem kierunku obserwacji. Nie znając tej wielkości uczeni mogą jedynie wyznaczyć dolne ograniczenie na masę. Bez dalszej wiedzy masa może okazać się znacznie większa jeśli płaszczyzna orbity jest prawie prostopadła do kierunku Ziemia-gwiazda. HST umożliwił określenie orientacji orbity. Okazała się być nowa nachylona do kierunku obserwacji pod niewielkim katem, a to potwierdziło niewielką masę krążącej w tym układzie planety.

Większość gwiazd podejrzanych o posiadanie planet znajduje się zbyt daleko, by Teleskop Kosmiczny mógł wykonać obserwacje astrometryczne. Planowana już przez NASA misja Space Interferometry Mission będzie mogła wykonywać pomiary znacznie precyzyjniej.

Dokładne poznanie mas planet pozasłonecznych pomoże teoretykom w odpowiedzeniu na wiele pytań dotyczących powstawania tych obiektów” – powiedział Benedict. “Mając dane dotyczące wielu setek planet, dowiemy się wokół jakiego typu gwiazd powstają konkretne rodzaje planet. Czy duże gwiazdy posiadają duże planety, a małe gwiazdy – małe planety?

Próby pomiaru wahań gwiazd na niebie w celu znalezienia krążących wokół nich planet były wykonywane od dawna. Potrzebna była jednak do tego bardzo duża dokładność pomiarów i stabilność obserwatorium. Układ FGSs na Teleskopie Kosmicznym jako pierwszy był w stanie wykonać takie pomiary.

W przypadku podobnej do Słońca gwiazdy HD 209458 masę jej planety oszacowano dokładniej na podstawie następujących co cztery dni przejść satelity przed tarczą gwiazdy. Było to dowodem niewielkiego nachylenia orbity gwiazdy do kierunku obserwacji. Niestety – jest to efekt zdarzający się w przypadku bardzo niewielkiej ilości gwiazd.

Autor

Michał Matraszek