Πριν από δεκαπέντε χρόνια, τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια στον κόσμο δεν είχαν ακόμη εντοπίσει έναν πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα άλλο αστέρι. Σήμερα τα τηλεσκόπια όχι μεγαλύτερα από εκείνα που διατίθενται στα πολυκαταστήματα αποδεικνύονται ικανά να εντοπίζουν προηγουμένως άγνωστους κόσμους. Ένας νέος πλανήτης που εντοπίστηκε από ένα μικρό τηλεσκόπιο διαμέτρου 4 ιντσών δείχνει ότι βρισκόμαστε στην κορυφή μιας νέας εποχής ανακάλυψης πλανητών. Σύντομα, νέοι κόσμοι μπορεί να βρίσκονται με επιταχυνόμενο ρυθμό, φέρνοντας την ανίχνευση του πρώτου κόσμου μεγέθους Γης ένα βήμα πιο κοντά.
«Αυτή η ανακάλυψη καταδεικνύει ότι ακόμη και ταπεινά τηλεσκόπια μπορούν να συνεισφέρουν τεράστια στις αναζητήσεις πλανητών», λέει ο Guillermo Torres του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), συν-συγγραφέας της μελέτης.
Αυτή η ερευνητική μελέτη θα δημοσιευτεί στο διαδίκτυο στη διεύθυνση http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 και θα εμφανιστεί σε ένα επερχόμενο τεύχος του The Astrophysical Journal Letters.
Αυτή είναι η πρώτη εξωηλιακή ανακάλυψη πλανητών που έγινε από μια ειδική έρευνα πολλών χιλιάδων σχετικά φωτεινών αστεριών σε μεγάλες περιοχές του ουρανού. Κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας την Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), ένα δίκτυο μικρών, σχετικά φθηνών τηλεσκοπίων, σχεδιασμένα να αναζητούν συγκεκριμένα πλανήτες σε τροχιά γύρω από φωτεινά αστέρια. Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον David Charbonneau (CfA / Caltech), τον Timothy Brown του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικής Έρευνας (NCAR) και τον Edward Dunham του Lowell Observatory ανέπτυξαν το δίκτυο TrES. Η αρχική υποστήριξη για το δίκτυο TrES προήλθε από το Jet Propulsion Laboratory της NASA και το California Institute of Technology.
«Χρειάστηκαν αρκετά διδακτορικά. επιστήμονες εργάζονται με πλήρη απασχόληση για να αναπτύξουν τις μεθόδους ανάλυσης δεδομένων για αυτό το πρόγραμμα αναζήτησης, αλλά ο ίδιος ο εξοπλισμός χρησιμοποιεί απλά, εκτός καταστήματος στοιχεία », λέει ο Charbonneau.
Αν και τα μικρά τηλεσκόπια του δικτύου TrES έκαναν την αρχική ανακάλυψη, απαιτήθηκαν παρατηρήσεις παρακολούθησης σε άλλες εγκαταστάσεις. Παρατηρήσεις στο W.M. Το Παρατηρητήριο Keck, το οποίο, για το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, το Caltech και τη NASA, λειτουργεί τα δύο μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου στη Χαβάη, ήταν ιδιαίτερα κρίσιμο για την επιβεβαίωση της ύπαρξης του πλανήτη.
Πλανήτες Σκιές
Ο νέος πλανήτης είναι ένας γίγαντας φυσικού αερίου μεγέθους Δία σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι που βρίσκεται περίπου 500 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Λύρα. Αυτός ο κόσμος περιβάλλει το αστέρι του κάθε 3,03 ημέρες σε απόσταση μόλις 4 εκατομμυρίων μιλίων, πολύ πιο κοντά και πιο γρήγορα από τον πλανήτη Ερμής στο ηλιακό μας σύστημα.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν μια καινοτόμο τεχνική για να ανακαλύψουν αυτόν τον νέο κόσμο. Βρέθηκε από τη «μέθοδο διέλευσης», η οποία αναζητά μια βουτιά στη φωτεινότητα ενός αστεριού όταν ένας πλανήτης διασχίζει ακριβώς μπροστά από το αστέρι και ρίχνει μια σκιά. Ένας πλανήτης μεγέθους Δία αποκλείει μόνο περίπου το 1/100 του φωτός από ένα αστέρι που μοιάζει με Ήλιο, αλλά αυτό είναι αρκετό για να το καταστήσει ανιχνεύσιμο.
Για να είναι επιτυχημένες, οι αναζητήσεις διέλευσης πρέπει να εξετάζουν πολλά αστέρια επειδή βλέπουμε μια διέλευση μόνο εάν ένα πλανητικό σύστημα βρίσκεται σχεδόν άκρη της οπτικής μας όψης. Αυτή τη στιγμή βρίσκονται σε εξέλιξη διάφορες αναζητήσεις διέλευσης. Οι περισσότεροι εξετάζουν περιορισμένες περιοχές του ουρανού και επικεντρώνονται σε αμυδρότερα αστέρια επειδή είναι πιο κοινά, αυξάνοντας έτσι τις πιθανότητες εύρεσης ενός συστήματος διέλευσης. Ωστόσο, το δίκτυο TrES επικεντρώνεται στην αναζήτηση φωτεινότερων αστεριών σε μεγαλύτερες περιοχές του ουρανού, επειδή οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από φωτεινά αστέρια είναι ευκολότερο να μελετηθούν άμεσα.
«Το μόνο που πρέπει να εργαστούμε είναι το φως που προέρχεται από το αστέρι», λέει ο Μπράουν. «Είναι πολύ πιο δύσκολο να μάθεις τίποτα όταν τα αστέρια είναι αχνά.»
«Είναι σχεδόν παράδοξο ότι τα μικρά τηλεσκόπια είναι πιο αποτελεσματικά από τα μεγαλύτερα αν χρησιμοποιείτε τη μέθοδο διέλευσης, καθώς ζούμε σε μια εποχή που οι αστρονόμοι σχεδιάζουν ήδη τηλεσκόπια διαμέτρου 100 μέτρων», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Roi Alonso του Αστροφυσικού Ινστιτούτου των Καναρίων Νήσων (IAC), που ανακάλυψαν τον νέο πλανήτη
Οι περισσότεροι γνωστοί εξωηλιακοί πλανήτες βρέθηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Doppler, η οποία ανιχνεύει τη βαρυτική επίδραση ενός πλανήτη στο αστέρι του φασματοσκοπικά, διασπώντας το φως του αστεριού στα συστατικά του χρώματα. Ωστόσο, οι πληροφορίες που μπορούν να συλλεχθούν σχετικά με έναν πλανήτη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Doppler είναι περιορισμένες. Για παράδειγμα, μπορεί να καθοριστεί μόνο ένα κατώτερο όριο στη μάζα, επειδή η γωνία με την οποία βλέπουμε το σύστημα είναι άγνωστη. Ένας καστανός νάνος υψηλής μάζας του οποίου η τροχιά έχει μεγάλη κλίση στην οπτική μας όψη παράγει το ίδιο σήμα με έναν πλανήτη χαμηλής μάζας που είναι σχεδόν άκρη.
«Όταν οι αστρονόμοι βρίσκουν έναν πλανήτη που διέρχεται, γνωρίζουμε ότι η τροχιά του είναι ουσιαστικά άκρη, έτσι μπορούμε να υπολογίσουμε την ακριβή μάζα του. Από την ποσότητα φωτός που αποκλείει, μαθαίνουμε το φυσικό του μέγεθος. Σε μία περίπτωση, καταφέραμε να εντοπίσουμε και να μελετήσουμε την ατμόσφαιρα ενός τεράστιου πλανήτη », λέει ο Charbonneau.
Ταξινόμηση υπόπτων
Η έρευνα TrES εξέτασε περίπου 12.000 αστέρια σε 36 τετραγωνικούς βαθμούς του ουρανού (έκταση μισή από το μέγεθος του μπολ του Big Dipper). Ο Roi Alonso, μεταπτυχιακός φοιτητής του Brown's, εντόπισε 16 πιθανούς υποψηφίους για διαμετακόμιση πλανήτη. «Η έρευνα του TrES μας έδωσε την αρχική μας σειρά υπόπτων. Στη συνέχεια, έπρεπε να κάνουμε πολλές παρατηρήσεις παρακολούθησης για να εξαλείψουμε τους απατεώνες », λέει ο συν-συγγραφέας Alessandro Sozzetti (Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ / CfA).
Αφού συνέταξαν τη λίστα των υποψηφίων στα τέλη Απριλίου, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τηλεσκόπια στο Παρατηρητήριο Whipple της Αριζόνα και το Παρατηρητήριο Oak Ridge στη Μασαχουσέτη για να λάβουν επιπλέον παρατηρήσεις φωτομετρίας (φωτεινότητα), καθώς και φασματοσκοπικές παρατηρήσεις που εξάλειψαν τα δυαδικά αστέρια που έκλεισαν.
Σε διάστημα δύο μηνών, η ομάδα είχε μηδενίσει τον πιο υποσχόμενο υποψήφιο. Οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις υψηλής ανάλυσης από τους Torres και Sozzetti χρησιμοποιώντας χρόνο που παρείχε η NASA στο τηλεσκόπιο Keck I διαμέτρου 10 μέτρων στη Χαβάη, κατέληξαν στην υπόθεση.
«Χωρίς αυτή τη συνέχεια, οι φωτομετρικές έρευνες δεν μπορούν να πουν ποιοι από τους υποψηφίους τους είναι πραγματικά πλανήτες. Η απόδειξη της πουτίγκας είναι μια τροχιά για το γονικό αστέρι και το καταλάβαμε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Doppler. Γι 'αυτό οι παρατηρήσεις του Keck αυτού του άστρου ήταν τόσο σημαντικές για να αποδείξουμε ότι βρήκαμε ένα πραγματικό πλανητικό σύστημα », λέει ο συν-συγγραφέας David Latham (CfA).
Εντυπωσιακά φυσιολογικό
Ο πλανήτης, που ονομάζεται TrES-1, μοιάζει πολύ με τον Δία σε μάζα και μέγεθος (διάμετρος). Είναι πιθανό να είναι ένας γίγαντας αερίου που αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο, τα πιο κοινά στοιχεία του Σύμπαντος. Αλλά σε αντίθεση με τον Δία, περιστρέφεται πολύ κοντά στο αστέρι του, δίνοντάς του μια θερμοκρασία περίπου 1500 βαθμών Φ.
Οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για το TrES-1 επειδή η δομή του συμφωνεί τόσο καλά με τη θεωρία, σε αντίθεση με τον πρώτο ανακαλυφθέντα πλανήτη διέλευσης, HD 209458b. Ο τελευταίος κόσμος περιέχει περίπου την ίδια μάζα με το TrES-1, αλλά έχει μέγεθος περίπου 30% μεγαλύτερο. Ακόμη και η εγγύτητά του με το αστέρι και η θερμότητα που το συνοδεύει δεν εξηγούν τόσο μεγάλο μέγεθος.
«Βρίσκοντας το TrES-1 και βλέποντας πόσο φυσιολογικό είναι, μας υποψιάζεται ότι το HD 209458b είναι ένας πλανήτης« περίεργος », λέει ο Charbonneau.
Το TrES-1 περιστρέφεται γύρω από το αστέρι του κάθε 72 ώρες, τοποθετώντας το σε μια ομάδα παρόμοιων πλανητών που είναι γνωστοί ως «καυτοί Δία». Τέτοιοι κόσμοι πιθανότατα σχηματίστηκαν πολύ πιο μακριά από τα αστέρια τους και μετά μετανάστευσαν προς τα μέσα, σκουπίζοντας άλλους πλανήτες στη διαδικασία. Τα πολλά πλανητικά συστήματα που βρέθηκαν να περιέχουν καυτούς Δία δείχνουν ότι το ηλιακό μας σύστημα μπορεί να είναι ασυνήθιστο για τη σχετικά ήσυχη ιστορία του.
Τόσο η κοντινή τροχιά του TrES-1 όσο και το ιστορικό της μετανάστευσης καθιστούν απίθανο να έχει φεγγάρια ή δαχτυλίδια. Ωστόσο, οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν να εξετάζουν αυτό το σύστημα προσεκτικά, διότι ακριβείς φωτομετρικές παρατηρήσεις μπορεί να ανιχνεύσουν φεγγάρια ή δακτυλίους εάν υπάρχουν. Επιπλέον, λεπτομερείς φασματοσκοπικές παρατηρήσεις μπορεί να δώσουν στοιχεία για την παρουσία και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας του πλανήτη.
Το έγγραφο που περιγράφει αυτά τα αποτελέσματα είναι συγγραφέα: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres και David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ / CfA) Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O'Donovan (Caltech); και Robert Stefanik (CfA).
Αυτή η κοινή ανακοίνωση εκδίδεται ταυτόχρονα από τους CfA, IAC, NCAR, το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ και το Παρατηρητήριο Lowell.
Ο W.M. Το Keck Observatory λειτουργεί από την California Association for Research in Astronomy, μια επιστημονική συνεργασία του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και της Εθνικής Διοίκησης Αεροναυτικής και Διαστήματος.
Με έδρα το Cambridge, Mass., Το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) είναι μια κοινή συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Astrophysical Observatory και του Harvard College Observatory. Οι επιστήμονες της CfA, οργανωμένοι σε έξι ερευνητικά τμήματα, μελετούν την προέλευση, την εξέλιξη και την τελική μοίρα του σύμπαντος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Harvard CfA
