Πιστωτική εικόνα: ESA
Οι αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν πιστεύουν ότι έχουν βρει έναν φθηνό τρόπο αναζήτησης εξωηλιακών πλανητών. Αν και η διαδικασία πιθανότατα θα καταστρέψει τους εσωτερικούς πλανήτες, οι εξωτερικοί πλανήτες πιθανότατα θα παραμείνουν σε τροχιά γύρω από το αστέρι. Αυτοί οι λευκοί νάνοι είναι γνωστό ότι παλμούν με συγκεκριμένο ρυθμό, οπότε η βαρύτητα ενός πλανήτη που κινείται γύρω από το αστέρι θα πρέπει να επηρεάσει αυτόν τον ρυθμό παλμού κατά ένα λεπτό ποσό που θα πρέπει να ανιχνεύεται με φθηνά τηλεσκόπια με βάση τη Γη.
Το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν αστρονόμοι έχει εφεύρει μια φθηνή μέθοδο για να προσδιορίσει εάν υπάρχουν άλλα ηλιακά συστήματα όπως τα δικά μας.
Ανάμεσα στα περισσότερα από 100 αστέρια που είναι γνωστό ότι έχουν πλανήτες, οι αστρονόμοι έχουν βρει λίγα συστήματα παρόμοια με τα δικά μας. Είναι άγνωστο αν αυτό οφείλεται σε τεχνολογικούς περιορισμούς ή εάν το σύστημά μας είναι πραγματικά μια σπάνια διαμόρφωση. Οι αστρονόμοι του Παρατηρητηρίου McDonald; Η νέα μέθοδος αναζήτησης χρησιμοποιεί ένα τηλεσκόπιο εποχής κατάθλιψης που συνδυάζεται με τη σημερινή τεχνολογία.
Οι αστρονόμοι Don Winget και Edward Nather, μεταπτυχιακοί φοιτητές Fergal Mullally και Anjum Mukadem, και οι συνάδελφοί τους αναζητούν τα «υπολείμματα» ηλιακών συστημάτων όπως τα δικά μας. Η μέθοδος τους ψάχνει για τα κομμάτια ενός τέτοιου ηλιακού συστήματος αφού το αστέρι του πέθανε, εκμεταλλεύοντας ένα χαρακτηριστικό των αρχαίων, καμένων ήλιων που ονομάζονται «λευκοί νάνοι».
Συμμετέχουν επίσης οι αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Τέξας Bill Cochran και Ted von Hippel, μαζί με τον S.O. Ο Κέπλερ της Βραζιλίας Universidade Federal de Rio Grande dol Sul και ο Antonio Kanaan της Βραζιλίας Universidade Federal de Santa Catarina.
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι καθώς τα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο καταναλώνουν το πυρηνικό τους καύσιμο, τα εξωτερικά τους στρώματα θα επεκταθούν και το αστέρι θα γίνει ένα «κόκκινο γίγαντα» αστέρι. Όταν αυτό συμβαίνει στον Ήλιο, σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, αναμένουν ότι θα καταπιούν τον Ερμή και την Αφροδίτη, ίσως να μην φτάνουν αρκετά στη Γη. Τότε ο Ήλιος θα εκτοξεύσει τα εξωτερικά του στρώματα και θα υπάρξει για μερικές χιλιάδες χρόνια ως ένα όμορφο, σοφός πλανητικό νεφέλωμα. Ο υπολειπόμενος πυρήνας του Ήλιου θα είναι τότε ένας λευκός νάνος, ένα πυκνό, αμυδρό σιτάρι για το μέγεθος της Γης. Και, το πιο σημαντικό, πιθανότατα θα εξακολουθεί να βρίσκεται σε τροχιά από τους εξωτερικούς πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος.
Μόλις ένα σύστημα που μοιάζει με ήλιο φτάσει σε αυτήν την κατάσταση, η ομάδα του Winget μπορεί να το βρει. Η μέθοδος τους βασίζεται σε περισσότερες από τρεις δεκαετίες έρευνας σχετικά με τη μεταβλητότητα (δηλαδή, αλλαγές στη φωτεινότητα) των λευκών νάνων. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, οι αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Τέξας ανακάλυψαν ότι ορισμένοι λευκοί νάνοι ποικίλλουν ή «παλμώνουν» σε κανονικές εκρήξεις. Πιο πρόσφατα, ο Winget και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν ότι περίπου το ένα τρίτο αυτών των παλμικών λευκών νάνων (PWD) είναι πιο αξιόπιστα χρονομετρητές από τα ατομικά ρολόγια και τα περισσότερα pulsars χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Αυτοί οι παλμοί είναι το κλειδί για την ανίχνευση πλανητών. Οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα σταθερό αστέρι PWD θα επηρεάσουν τις παρατηρήσεις της χρονομέτρησης του, φαίνεται να προκαλούν περιοδικές διακυμάνσεις στα μοτίβα των παλμών που προέρχονται από το αστέρι. Αυτό συμβαίνει επειδή ο πλανήτης σε τροχιά γύρω από το PWD σέρνει το αστέρι γύρω καθώς κινείται. Η αλλαγή της απόστασης μεταξύ του άστρου και της Γης θα αλλάξει το χρόνο που απαιτείται για να φτάσει το φως από τους παλμούς στη Γη. Επειδή οι παλμοί είναι πολύ σταθεροί, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τη διαφορά μεταξύ του παρατηρούμενου και του αναμενόμενου χρόνου άφιξης των παλμών και να συμπεράνουν την παρουσία και τις ιδιότητες του πλανήτη. (Αυτή η μέθοδος είναι παρόμοια με εκείνη που χρησιμοποιείται στις ανακαλύψεις των λεγόμενων «πλανητών Πάλσαρ». Η διαφορά είναι ότι οι σύντροφοι του πάλσαρ δεν πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί με τα αστέρια τους, αλλά μόνο αφού αυτά τα αστέρια είχαν εκραγεί σε σουπερνόβα.)
«Αυτή η αναζήτηση θα είναι ευαίσθητη στους λευκούς νάνους που ήταν αρχικά μεταξύ ενός και τεσσάρων φορές πιο μεγάλων από τον Ήλιο και θα πρέπει να είναι σε θέση να εντοπίζουν πλανήτες εντός δύο έως 20 AU από το γονικό τους αστέρι. Αυτό σημαίνει ότι θα ψάξουμε μέσα στην κατοικήσιμη ζώνη για μερικά αστέρια », είπε ο Winget. (Μια ΑΕ, ή αστρονομική μονάδα, είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου.) «Βασικά, η ανίχνευση του Δία στην απόσταση του Δία με αυτήν την τεχνική είναι εύκολη. Είναι σούπα πάπιας », είπε.
Εύκολο, αλλά όχι γρήγορο. Οι εξωτερικοί πλανήτες, σε τροχιά γύρω από τα αστέρια τους, μπορεί να διαρκέσουν περισσότερο από μια δεκαετία για να ολοκληρώσουν μια τροχιά. Επομένως, μπορεί να χρειαστούν πολλά χρόνια παρατηρήσεων για να εντοπιστεί οριστικά ένας πλανήτης σε τροχιά σε λευκό νάνο.
«Πρέπει να ψάξεις για μεγάλο χρονικό διάστημα για μια πλήρη τροχιά», είπε ο Winget. «Μια μισή τροχιά ή το ένα τρίτο μιας τροχιάς θα μας πει κάτι που συμβαίνει εκεί. Αλλά για έναν πλανήτη σε απόσταση από τον Δία, η μισή τροχιά είναι ακόμα έξι χρόνια. " Ο Winget πρόσθεσε ότι για αυτή τη μέθοδο, «ανίχνευση του Δία στον Ουρανό; η απόσταση είναι ευκολότερη, αλλά διαρκεί ακόμη περισσότερο. "
Για την αναζήτηση πλανητών PWD, ο Nather συνέλαβε ένα εξειδικευμένο νέο όργανο για το τηλεσκόπιο Otto Struve 2.1 μέτρων του Παρατηρητηρίου McDonald. Αυτός και ο Mukadam σχεδίασαν και έχτισαν το όργανο, που ονομάζεται Άργος, για να μετρήσουν την ποσότητα φωτός που προέρχεται από τα αστέρια-στόχους. Συγκεκριμένα, το Argos είναι ένα "φωτομέτρο CCD"; ένας μετρητής φωτονίων που χρησιμοποιεί μια συσκευή με σύνδεση φόρτισης για την εγγραφή εικόνων. Βρίσκεται στην πρωταρχική εστίαση του τηλεσκοπίου Struve, το Άργος δεν έχει άλλα οπτικά από τον πρωτογενή καθρέφτη 2,1 μέτρων του τηλεσκοπίου. Αντίγραφα του Άργους κατασκευάζονται τώρα σε άλλα παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο.
Η Mullally συνεχίζει την αναζήτηση πλανητών γύρω από λευκούς νάνους με τον Άργους στο τηλεσκόπιο Struve. Έχει 22 αστέρια στόχους, τα περισσότερα από τα οποία εντοπίστηκαν μέσω του Sloan Digital Sky Survey. Όταν η ομάδα εντοπίσει υποσχόμενους υποψήφιους πλανήτες με τον Άργους, θα παρακολουθήσουν χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Hobby-Eberly 9,2 μέτρων (HET) στο Παρατηρητήριο McDonald.
"Εάν βρούμε μεγάλους πλανήτες σε τροχιά σε μεγάλες αποστάσεις, αυτό είναι καλό στοιχείο ότι μπορεί να υπάρχουν μικρότεροι πλανήτες πιο κοντά. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτό που κάνετε είναι να πετάξετε σε αυτόν τον στόχο με το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο στο οποίο έχετε πρόσβαση", δήλωσε ο Winget. . Το HET θα επιτρέψει ακριβέστερο χρονισμό των παλμών του PWD, και έτσι θα μπορεί να εντοπίσει μικρότερους πλανήτες.
Αυτή η αναζήτηση θα είναι σε θέση να μελετήσει τύπους αστεριών που δεν μπορούν να μελετηθούν με τη μέθοδο φασματοσκοπίας doppler; η πιο επιτυχημένη μέθοδος αναζήτησης πλανητών μέχρι σήμερα; Ο Winget είπε. Λόγω των ιδιοσυγκρασιών στη σύνθεση των αστεριών που μοιάζουν με τον Ήλιο, η μέθοδος φασματοσκοπίας doppler δεν είναι πολύ ευαίσθητη στην αναζήτηση πλανητών γύρω από αστέρια διπλάσια από τον Ήλιο. Περίπου τα μισά από τα αστέρια στη μελέτη του Winget θα είναι λευκοί νάνοι που ήταν αρχικά αυτοί οι τύποι αστεριών. Για το λόγο αυτό, η μελέτη PWD στο McDonald μπορεί να συμβάλει στον εντοπισμό και την αξιολόγηση στόχων και την παρακολούθηση στρατηγικών για διαστημικές αποστολές της NASA που έχουν προγραμματιστεί τις επόμενες δύο δεκαετίες, συγκεκριμένα την αποστολή Space Interferometry, το Terrestrial Planet Finder και το διαστημικό σκάφος Kepler.
Αυτή η έρευνα χρηματοδοτείται από επιχορήγηση της NASA Origins, καθώς και από επιχορήγηση Advanced Research Project από την πολιτεία του Τέξας. Μέσω χρηματοδότησης από την Υπηρεσία Ανώτατης Εκπαίδευσης του Τέξας, δύο καθηγητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (Donna Slaughter of Stony Point High School στο Round Rock, Texas και Chris Cotter του Lanier High School στο Ώστιν) συμμετείχαν άμεσα σε αυτήν την έρευνα. Σήμερα βρίσκονται σε εξέλιξη σχέδια για την επέκταση αυτής της συμμετοχής σε άλλους δασκάλους και στους μαθητές στις τάξεις τους, φέρνοντας την επιστήμη, τους επιστήμονες και το Παρατηρητήριο απευθείας στην τάξη χρησιμοποιώντας το Διαδίκτυο. Ο Cotter και οι συνάδελφοί του στο Lanier High School ασχολούνται με τη Mullally στη δοκιμή αυτής της ιδέας.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο τύπου του Παρατηρητηρίου McDonald
