Πιστωτική εικόνα: ESO
Μια ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων [1] ανακοινώνει την ανακάλυψη και τη μελέτη δύο νέων εξωηλιακών πλανητών (εξωπλανήτες). Ανήκουν στα υποψήφια αντικείμενα διέλευσης OGLE και θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν λεπτομερώς. Αυτό τριπλασιάζει τον αριθμό των εξωπλανητών που ανακαλύφθηκαν με τη μέθοδο διέλευσης. τρία τέτοια αντικείμενα είναι τώρα γνωστά.
Οι παρατηρήσεις πραγματοποιήθηκαν τον Μάρτιο του 2004 με τον φασματογράφο FLAMES πολλαπλών ινών στο τηλεσκόπιο VLT Kueyen 8,2 m στο Παρατηρητήριο ESO (Χιλή). Επέτρεψαν στους αστρονόμους να μετρήσουν ακριβείς ακτινικές ταχύτητες για σαράντα ένα αστέρια για τα οποία είχε εντοπιστεί μια προσωρινή φωτεινότητα «εμβάπτισης» από την έρευνα OGLE. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να είναι η υπογραφή της διέλευσης μπροστά από το αστέρι ενός πλανήτη σε τροχιά, αλλά μπορεί επίσης να προκληθεί από έναν μικρό αστρικό σύντροφο.
Για δύο από τα αστέρια (OGLE-TR-113 και OGLE-TR-132), οι μετρημένες αλλαγές ταχύτητας αποκάλυψαν την παρουσία συντρόφων πλανητικής μάζας σε τροχιά εξαιρετικά μικρής περιόδου.
Αυτό το αποτέλεσμα επιβεβαιώνει την ύπαρξη μιας νέας κατηγορίας γιγαντιαίων πλανητών, που χαρακτηρίζονται «πολύ καυτοί Δία» λόγω του μεγέθους τους και της πολύ υψηλής θερμοκρασίας της επιφάνειας. Είναι πολύ κοντά στα αστέρια τους, σε τροχιά σε λιγότερο από 2 ημέρες (Γη).
Η μέθοδος διέλευσης για την ανίχνευση εξωπλανητών θα «επιδειχθεί» για ένα ευρύ κοινό στις 8 Ιουνίου 2004, όταν ο πλανήτης Αφροδίτη περνά μπροστά από τον ηλιακό δίσκο, βλ. το πρόγραμμα VT-2004.
Ανακαλύπτοντας άλλους κόσμους
Κατά την τελευταία δεκαετία, οι αστρονόμοι έχουν μάθει ότι το Ηλιακό μας Σύστημα δεν είναι μοναδικό, καθώς περισσότεροι από 120 γιγαντιαίοι πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια ανακαλύφθηκαν από έρευνες ακτινικής ταχύτητας (βλ. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 και ESO PR 03/03).
Ωστόσο, η τεχνική ακτινικής ταχύτητας δεν είναι το μόνο εργαλείο για την ανίχνευση εξωπλανητών. Όταν ένας πλανήτης τυχαίνει να περνά μπροστά από το γονικό του αστέρι (όπως φαίνεται από τη Γη), μπλοκάρει ένα μικρό κλάσμα του φωτός του αστεριού από την άποψή μας. Όσο μεγαλύτερος είναι ο πλανήτης, σε σχέση με το αστέρι, τόσο μεγαλύτερο είναι το κλάσμα του φωτός που είναι αποκλεισμένο.
Είναι ακριβώς το ίδιο αποτέλεσμα όταν η Αφροδίτη διέρχεται τον Ηλιακό δίσκο στις 8 Ιουνίου 2004, βλ. ESO PR 03/04 και η ιστοσελίδα του προγράμματος VT-2004. Τους τελευταίους αιώνες τέτοια γεγονότα χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της απόστασης του Ήλιου-Γης, με εξαιρετικά χρήσιμες συνέπειες για την αστροφυσική και την ουράνια μηχανική.
Σήμερα, οι πλανητικές διελεύσεις αποκτούν νέα σημασία. Αρκετές έρευνες προσπαθούν να βρουν τις αχνές υπογραφές άλλων κόσμων, μέσω αστρικών φωτομετρικών μετρήσεων, αναζητώντας την περιοδική εξασθένιση ενός αστεριού καθώς ένας πλανήτης περνά μπροστά από το δίσκο του.
Ένα από αυτά, η έρευνα OGLE, σχεδιάστηκε αρχικά για την ανίχνευση συμβάντων μικροαισθητήρα παρακολουθώντας τη φωτεινότητα ενός πολύ μεγάλου αριθμού αστεριών σε τακτά χρονικά διαστήματα. Τα τελευταία τέσσερα χρόνια, περιλαμβάνει επίσης την αναζήτηση περιοδικών ρηχών «βυθίσεων» της φωτεινότητας των αστεριών, που προκαλούνται από την τακτική διέλευση μικρών αντικειμένων σε τροχιά (μικρά αστέρια, καφέ νάνοι ή πλανήτες μεγέθους Δία). Η ομάδα του OGLE ανακοίνωσε από τότε 137 «υποψήφιοι πλανητικής διαμετακόμισης» από την έρευνά τους για περίπου 155.000 αστέρια σε δύο πεδία του νότιου ουρανού, το ένα προς την κατεύθυνση του Γαλαξιακού Κέντρου, το άλλο εντός του αστερισμού της Carina.
Επίλυση της φύσης των διελεύσεων OGLE
Οι υποψήφιοι διαμετακόμισης OGLE εντοπίστηκαν από την παρουσία περιοδικής μείωσης κατά μερικά τοις εκατό στη φωτεινότητα των παρατηρούμενων αστεριών. Η ακτίνα ενός πλανήτη μεγέθους Δία είναι περίπου 10 φορές μικρότερη από αυτήν ενός ηλιακού τύπου αστεριού [2], δηλαδή καλύπτει περίπου το 1/100 της επιφάνειας αυτού του αστεριού και επομένως μπλοκάρει περίπου το 1% του αστρικού φωτός κατά τη διάρκεια η διέλευση.
Ωστόσο, η παρουσία ενός συμβάντος διέλευσης μόνο δεν αποκαλύπτει τη φύση του διερχόμενου σώματος. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα αστέρι χαμηλής μάζας ή ένας καστανός νάνος, καθώς και η μεταβλητή φωτεινότητα ενός υποστρώματος που εκλείπει το δυαδικό σύστημα που φαίνεται στην ίδια κατεύθυνση, μπορεί να οδηγήσει σε παραλλαγές φωτεινότητας που προσομοιώνουν αυτές που παράγονται από έναν τεράστιο πλανήτη σε τροχιά.
Ωστόσο, η φύση του αντικειμένου διέλευσης μπορεί να αποδειχθεί με παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας του γονικού άστρου. Το μέγεθος των μεταβολών της ταχύτητας (το πλάτος) σχετίζεται άμεσα με τη μάζα του συνοδευτικού αντικειμένου και επομένως επιτρέπουν τη διάκριση μεταξύ αστεριών και πλανητών ως αιτία της «παρατηρημένης» φωτεινότητας που παρατηρείται.
Με αυτόν τον τρόπο, οι φωτομετρικές αναζητήσεις διέλευσης και οι μετρήσεις ακτινικής ταχύτητας συνδυάζονται για να γίνουν μια πολύ ισχυρή τεχνική για την ανίχνευση νέων εξωπλανητών. Επιπλέον, είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αποσαφήνιση των χαρακτηριστικών τους. Ενώ η ανίχνευση ενός πλανήτη με τη μέθοδο ακτινικής ταχύτητας αποδίδει μόνο χαμηλότερη εκτίμηση της μάζας του, η μέτρηση της διέλευσης καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ακριβούς μάζας, της ακτίνας και της πυκνότητας του πλανήτη.
Οι παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας παρακολούθησης των 137 υποψηφίων διέλευσης OGLE δεν είναι εύκολη υπόθεση καθώς τα αστέρια είναι σχετικά λιποθυμικά (οπτικά μεγέθη περίπου 16). Αυτό μπορεί να γίνει μόνο χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο στην κατηγορία 8-10μ με φασματογράφο υψηλής ανάλυσης.
Η φύση των δύο νέων εξωπλανητών
Επομένως, μια ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων [1] χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο VLT Kueyen 8,2 μέτρων. Τον Μάρτιο του 2004, ακολούθησαν 41 "κορυφαία υποψήφια αστέρια διέλευσης" κατά τη διάρκεια 8 μισών διανυκτερεύσεων. Επωφελήθηκαν από την πολλαπλή χωρητικότητα της εγκατάστασης ζεύξης ινών FLAMES / UVES που επιτρέπει τη λήψη φασμάτων υψηλής ανάλυσης 8 αντικειμένων ταυτόχρονα και μετρά αστρικές ταχύτητες με ακρίβεια περίπου 50 m / s.
Ενώ η συντριπτική πλειοψηφία των υποψηφίων διέλευσης OGLE αποδείχθηκε δυαδική αστέρια (κυρίως μικρά, δροσερά αστέρια που διέρχονται μπροστά από αστέρια ηλιακού τύπου), δύο από τα αντικείμενα, γνωστά ως OGLE-TR-113 και OGLE-TR-132, ήταν βρέθηκε να εμφανίζει μικρές παραλλαγές ταχύτητας. Όταν συνδυάστηκαν όλες οι διαθέσιμες παρατηρήσεις - παραλλαγές φωτός, αστρικό φάσμα και αλλαγές ακτινικής ταχύτητας - οι αστρονόμοι μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι για αυτά τα δύο αστέρια, τα αντικείμενα διέλευσης έχουν μάζες συμβατές με αυτές ενός γιγαντιαίου πλανήτη όπως ο Δίας.
Είναι ενδιαφέρον ότι και οι δύο νέοι πλανήτες εντοπίστηκαν γύρω από απομακρυσμένα αστέρια στον γαλαξία του Γαλαξία, προς την κατεύθυνση του νότιου αστερισμού Carina. Για το OGLE-TR-113, το γονικό αστέρι είναι τύπου F (ελαφρώς πιο ζεστό και πιο ογκώδες από τον Ήλιο) και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 6000 ετών φωτός. Ο πλανήτης σε τροχιά είναι περίπου 35% βαρύτερος και η διάμετρος του είναι 10% μεγαλύτερη από εκείνη του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη στο ηλιακό σύστημα. Περιστρέφει το αστέρι μία φορά κάθε 1,43 ημέρες σε απόσταση μόλις 3,4 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (0,0228 AU). Στο ηλιακό σύστημα, ο Ερμής είναι 17 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο. Η επιφανειακή θερμοκρασία αυτού του πλανήτη, που όπως ο Δίας είναι ένας αέρας γίγαντας, είναι αντίστοιχα υψηλότερη, πιθανώς πάνω από τους 1800 ° C.
Η απόσταση από το σύστημα OGLE-TR-132 είναι περίπου 1200 έτη φωτός. Αυτός ο πλανήτης είναι περίπου τόσο βαρύς όσο ο Δίας και περίπου 15% μεγαλύτερος (το μέγεθός του εξακολουθεί να είναι κάπως αβέβαιο). Περιστρέφει σε ένα αστέρι K-νάνου (πιο δροσερό και λιγότερο ογκώδες από τον Ήλιο) μία φορά κάθε 1,69 ημέρες σε απόσταση 4,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (0,0306 AU). Επίσης, αυτός ο πλανήτης πρέπει να είναι πολύ ζεστός.
Μια νέα κατηγορία εξωπλανητών
Με το αντικείμενο OGLE-TR-56 [3] που εντοπίστηκε στο παρελθόν, τα δύο νέα αντικείμενα OGLE ορίζουν μια νέα κατηγορία εξωπλανητών, που δεν ανιχνεύονται ακόμη από τις τρέχουσες έρευνες ακτινικής ταχύτητας: πλανήτες με εξαιρετικά μικρές περιόδους και αντίστοιχα μικρές τροχιές. Η κατανομή των τροχιακών περιόδων για «καυτούς Δία» που εντοπίστηκαν από έρευνες ακτινικής ταχύτητας φαίνεται να πέφτει κάτω από 3 ημέρες και κανένας πλανήτης δεν είχε βρεθεί στο παρελθόν με περίοδο τροχιάς μικρότερη από περίπου 2,5 ημέρες.
Η ύπαρξη των τριών πλανητών OGLE δείχνει τώρα ότι υπάρχουν «πολύ καυτοί Δία», παρόλο που μπορεί να είναι αρκετά σπάνιοι. πιθανώς περίπου ένα τέτοιο αντικείμενο για κάθε 2500 έως 7000 αστέρια. Οι αστρονόμοι είναι πραγματικά μπερδεμένοι πώς τα πλανητικά αντικείμενα καταφέρνουν να καταλήξουν σε τόσο μικρές τροχιές, τόσο κοντά στα κεντρικά αστέρια τους.
Σε αντίθεση με τη μέθοδο ακτινικής ταχύτητας που είναι υπεύθυνη για τη μεγάλη πλειοψηφία των ανιχνεύσεων πλανητών γύρω από τα κανονικά αστέρια, ο συνδυασμός των παρατηρήσεων διέλευσης και ακτινικής ταχύτητας καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της πραγματικής μάζας, της ακτίνας και επομένως της μέσης πυκνότητας αυτών των πλανητών.
Μεγάλες Προσδοκίες
Τα δύο νέα αντικείμενα διπλασιάζουν τον αριθμό των εξωπλανητών με γνωστή μάζα και ακτίνα (τα τρία αντικείμενα OGLE συν HD209458b, τα οποία εντοπίστηκαν από τις έρευνες ακτινικής ταχύτητας αλλά για τις οποίες παρατηρήθηκε αργότερα μια φωτομετρική διέλευση). Οι νέες πληροφορίες σχετικά με τις ακριβείς μάζες και ακτίνες είναι απαραίτητες για την κατανόηση της εσωτερικής φυσικής αυτών των πλανητών.
Η συμπληρωματικότητα των τεχνικών διέλευσης και ακτινικής ταχύτητας ανοίγει τώρα την πόρτα για μια λεπτομερή μελέτη των πραγματικών χαρακτηριστικών των εξωπλανητών. Οι διαστημικές αναζητήσεις για πλανητικές διελεύσεις - όπως οι αποστολές COROT και KEPLER - μαζί με επίγειες παρατηρήσεις παρακολούθησης ακτινικής ταχύτητας στο έδαφος θα οδηγήσουν στο μέλλον στο χαρακτηρισμό άλλων κόσμων τόσο μικρών όσο η Γη μας.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
