Umjetnička ilustracija kamenitog planeta oko M patuljka Gliese 876. Kreditna slika: NSF. Klikni za veću sliku
Napravivši veliki korak naprijed u traženju planeta sličnih Zemlji izvan vlastitog Sunčevog sustava, tim astronoma objavio je otkriće najmanje pronađene ekstrasolarne planete. Otprilike sedam i pol puta masivniji od Zemlje, s oko dva puta polumjerom, možda je to prvi kameniti planet ikada pronađen u orbiti za normalnu zvijezdu koja se ne razlikuje mnogo od našeg Sunca.
Svi skoro 150 drugih ekstrasolarnih planeta otkrivenih do danas oko normalnih zvijezda veći su od Urana, ledenog giganta oko 15 puta većeg od mase Zemlje.
"Nastavljamo sa granicama onoga što možemo otkriti i sve smo bliži pronalasku Zemlje", rekao je član tima Steven Vogt, profesor astronomije i astrofizike na Kalifornijskom sveučilištu, Santa Cruz.
Današnji rezultati važan su korak ka odgovoru na jedno od najdubljih pitanja koje čovječanstvo može postaviti: jesmo li sami u svemiru ?? rekao je Michael Turner, voditelj Uprave za matematičke i fizičke znanosti Nacionalne zaklade za znanost, koji je osigurao djelomična sredstva za istraživanje.
Novootkrivena "super-Zemlja"? orbitira oko zvijezde Gliese 876 koja se nalazi samo 15 svjetlosnih godina u smjeru zviježđa Vodolija. Ova zvijezda posjeduje i dvije veće planete veličine Jupitera. Novi planet se steže oko zvijezde u samo dva dana i toliko je blizu površine zvijezde da joj temperatura vjerojatno prelazi 400 do 750 stupnjeva Farenhajta (200 do 400 stupnjeva Celzija)? Temperature nalik pećnici su pretople za život kao i mi to znam.
Ipak, sposobnost otkrivanja sićušnih titraja koje planet izaziva u zvijezdu daje astronomima sigurnost da će moći otkriti još manje kamene planete u orbiti koja je gostoljubivija za život.
"Ovo je najmanja ekstrasolarna planeta do sada otkrivena i prva u novoj klasi stenovitih zemaljskih planeta", rekao je član tima Paul Butler iz Carnegie institucije iz Washingtona. "Ona je poput Zemlje većeg rođaka."
Tim mjeri minimalnu masu planeta od 5,9 zemaljskih masa u orbiti oko Gliese 876 s vremenom od 1,94 dana na udaljenosti od 0,021 astronomske jedinice (AU) ili 2 milijuna milja.
Iako tim nema izravne dokaze da je planet stjenovit, njegova mala masa ga sprečava da zadrži plin poput Jupitera. Zabilježena su još tri navodna stjenovita planeta, ali oni orbitiraju na pulsaru, treperavom lešu eksplodirane zvijezde.
"Ovaj planet odgovara na drevno pitanje", rekao je vođa tima Geoffrey Marcy, profesor astronomije na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyju. "Prije više od 2000 godina grčki su filozofi Aristotel i Epikur prepirali postoje li drugi planeti slični Zemlji. Sada po prvi put imamo dokaze za kameni planet oko normalne zvijezde. "
Marcy, Butler, teoretski astronom Jack Lissauer iz NASA / Ames istraživačkog centra i post-doktorski istraživač Eugenio J. Rivera sa Opservatorija Kalifornije Sveučilišta / Lick Observatory u UC Santa Cruz predstavili su svoje nalaze danas (ponedjeljak, 13. lipnja) tijekom tiska konferencija na NSF-u u Arlingtonu, Va.
Njihovo istraživanje, provedeno u opservatoriju Keck na Havajima, podržali su NSF, Nacionalna uprava za zrakoplovstvo i svemir, Sveučilište u Kaliforniji i Carnegie Institucija u Washingtonu.
Dokument s rezultatima poslan je u The Astrophysical Journal. Koautori na papiru su Steven Vogt i Gregory Laughlin iz Opservatorija Lick na Sveučilištu u Kaliforniji, Santa Cruz; Debra Fischer sa Državnog sveučilišta San Francisco; i Timothy M. Brown iz Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja NSF-a u Boulderu, Colorado.
Gliese 876 (ili GJ 876) je mala, crvena zvijezda poznata kao patuljak M? najčešća vrsta zvijezda u galaksiji. Nalazi se u zviježđu Vodenjaka i, s otprilike trećinom sunčeve mase, najmanja je zvijezda oko koje su otkrivene planete. Butler i Marcy otkrili su prvi planet tamo 1998. godine; pokazao se plinskim divom otprilike dvostruko većim od Jupitera. Zatim su 2001. godine izvijestili o drugom planetu, drugom plinskom gigantu, oko polovice mase Jupitera. Njih dvoje su u rezonantnim orbitama, vanjskom planetu je potrebno 60 dana da orbitira oko zvijezde, što je dvostruko više od razdoblja unutarnjeg planeta diva.
Lissauer i Rivera analizirali su Keckove podatke o sustavu Gliese 876 kako bi modelirali neobične pokrete dvaju poznatih planeta, a prije tri godine dobili su zaključak da bi mogao postojati manji, treći planet koji kruži oko zvijezde. U stvari, da nisu uzeli u obzir rezonantnu interakciju dvaju poznatih planeta, nikada ne bi vidjeli treću planetu.
"Imali smo model za dva planeta koji međusobno djeluju, ali kada smo pogledali razliku između modela dva planeta i stvarnih podataka, pronašli smo potpis koji bi se mogao protumačiti kao treća planeta", rekao je Lissauer.
Model s tri planeta dosljedno je bolje odgovarao podacima, dodala je Rivera. "Ali budući da signal s ove treće planete nije bio vrlo jak, bili smo vrlo oprezni što ćemo najaviti novi planet dok ne budemo imali više podataka", rekao je.
Nedavna poboljšanja spektrometra visoke razlučivosti Keck teleskopa (HIRES) pružila su ključne podatke. Vogt, koji je projektirao i izgradio HIRES, radio je s tehničkim osobljem u UC Observatories / Lick Observatory Laboratories u UC Santa Cruz na nadogradnji spektrometra CCD detektorima (uređaj povezan s nabojem) prošlog kolovoza.
"Podaci o većoj preciznosti iz nadograđenih HIRES-a daju nam povjerenje u ovaj rezultat", rekao je Butler.
Tim sada ima uvjerljive podatke za planet koji kruži oko vrlo blizu zvijezde, na udaljenosti od oko 10 zvjezdica. To je manje od jedne desetine veličine orbite Merkura u našem Sunčevom sustavu.
"Za dvodnevnu orbitu, oko 200 stupnjeva Celzija previše je vruće za tekuću vodu", rekao je Butler. "To nas obično dovodi do zaključka da je najvjerojatniji sastav ove stvari poput unutarnjih planeta ovog Sunčevog sustava? nikl-željezna stijena, stjenovit planet, zemaljski planet. "
"Masa planeta lako se može zadržati u atmosferi", primijetio je Laughlin, docent astronomije u UC Santa Cruz. "Još uvijek bi se smatrala stjenovitim planetom, vjerojatno s željeznom jezgrom i silikonskim plaštom. Čak bi mogao imati gusti parni vodeni sloj. Mislim da ovo što vidimo ovdje je nešto što je posrednik između istinskog zemaljskog planeta poput Zemlje i vruće verzije ledenih divova Urana i Neptuna. "
U kombinaciji s poboljšanim računalnim softverom, novi CCD detektori (uređaji koji se spajaju sa nabojem) koji je ovaj tim dizajnirao za Keckov HIRES spektrometar sada mogu izmjeriti Doplerovu brzinu zvijezde do unutar jednog metra u sekundi? brzina ljudskog hodanja? umjesto prethodne preciznosti od tri metra u sekundi. Ova poboljšana osjetljivost omogućit će timu za pronalazak planeta da otkrije gravitacijski učinak planeta nalik Zemlji unutar naseljene zone M patuljastih zvijezda poput Gliese 876.
"Potiskujemo potpuno novi režim u Kecku da postignemo preciznost od jednog metra u sekundi, utrostručivši našu staru preciznost, što bi nam omogućilo i da u narednih nekoliko godina vidimo planete zemljine mase oko zvijezda poput sunca", rekao je Butler.
"Naš UC Santa Cruz i Lick Observatory tim učinili su ogromnu količinu optičkih i tehničkih radova na detekciji kako bi Keck teleskop postao lovac na stjenovitu planetu, najbolji na svijetu", dodala je Marcy.
Lissauera je također uzbuđivao još jedan podvig izviješten u radu dostavljenom časopisu. On, Rivera i Laughlin po prvi su put odredili linijski nagib orbite zvjezdanog sustava isključivo iz promatrane Dopplerove zamahe zvijezde. Koristeći dinamičke modele međusobnog funkcioniranja planeta veličine Jupitera, uspjeli su izračunati mase dvaju planeta divova iz promatranih oblika i brzine precesiranja njihovih ovalnih orbita. Predsezija je sporo okretanje duge osi eliptične orbite planeta.
Pokazali su da je orbitalna ravnina nagnuta za 40 stupnjeva prema našoj liniji vida. To je omogućilo timu da procijeni najvjerovatniju masu trećeg planeta kao sedam i pol Zemljine mase.
"U ovu je studiju uključeno više dinamičkog modeliranja od bilo koje prethodne studije, a mnogo više", rekao je Lissauer.
Tim planira nastaviti promatrati zvijezdu Gliese 876, ali nestrpljiv je pronaći druge zemaljske planete među 150 ili više planeta M patuljaka koje redovito promatraju s Keckom.
"Za sada gotovo ne nalazimo planete mase Jupitera među zvijezdama M patuljaka koje smo promatrali, što sugerira da će umjesto toga biti velika populacija planeta manje mase", primijetio je Butler.
Izvorni izvor: Vijesti Carnegie Institute
