Европейски екип от астрономи [1] е открил най-леката известна планета, обикаляща около звезда, различна от слънцето („екзопланета“).
Новата екзопланета орбитира ярката звезда му Арае, разположена в съзвездието на южния олтар. Това е втората планета, открита около тази звезда и завършва пълна революция за 9,5 дни.
С маса само 14 пъти по-голяма от масата на Земята, новата планета лежи на прага на най-големите възможни скални планети, което я прави възможен супер земноподобен обект. Уран, най-малката от гигантските планети на Слънчевата система има подобна маса. Въпреки това Уран и новата екзопланета се различават толкова много от разстоянието си от звездата-домакин, че вероятно тяхното формиране и структура ще бъдат много различни.
Това откритие стана възможно благодарение на безпрецедентната точност на спектрографа HARPS на 3-метровия телескоп на ESO в La Silla, който позволява радиалните скорости да се измерват с точност, по-добра от 1 m / s. Това е поредната ясна демонстрация на европейското лидерство в областта на изследванията на екзопланетите.
Уникална машина за лов на планета
След първото откриване през 1995 г. на планета около звездата 51 Пег от Мишел Майор и Дидие Келоз от Обсерваторията в Женева (Швейцария), астрономите научиха, че нашата Слънчева система не е уникална, тъй като бяха открити повече от 120 гигантски планети, обикалящи около други звезди най-вече чрез проучвания с радиална скорост (вж. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 и ESO PR 03/03).
Този основен метод на наблюдение се основава на откриването на колебания в скоростта на централната звезда, поради променящата се посока на гравитационното издърпване от (невиждана) екзопланета, докато орбитира звездата. Оценката на измерените колебания на скоростта позволява да се изведе орбитата на планетата, по-специално периода и разстоянието от звездата, както и минимална маса [2].
Продължаващият стремеж към екзопланети изисква по-добри и по-добри инструменти. В този контекст ESO несъмнено пое лидерството с новия спектрограф HARPS (Излъчвател на планета с висока точност на радиална скорост) на 3,6-метровия телескоп в обсерваторията ESO La Silla (виж ESO PR 06/03). Предложен през октомври 2003 г. на изследователската общност в страните-членки на ЕСО, този уникален инструмент е оптимизиран за откриване на планети в орбита около други звезди („екзопланети“) с помощта на точни (радиални) измервания на скоростта с ненадмината точност от 1 метър в секунда ,
HARPS е създаден от европейски консорциум [3] в сътрудничество с ESO. Още от началото на работата си той демонстрира своята много висока ефективност. В сравнение с CORALIE, друг добре известен оптимизиран спектрограф за лов на планети, инсталиран на 1,2-метров телескоп Swiss-Euler в La Silla (срв. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), типичните времена за наблюдение са намалени с коефициент сто и точността на измерванията е увеличена с коефициент десет.
Тези подобрения отвориха нови перспективи в търсенето на слънчеви планети и поставиха нови стандарти по отношение на инструменталната точност.
Планетарната система около му Арае
Звездата му Арае е на около 50 светлинни години. Тази слънчева звезда е разположена в южното съзвездие Ара (Олтара) и е достатъчно ярка (5-та величина), за да бъде наблюдавана с неподправено око.
Му Арае вече знаеше, че притежава планета с размер Юпитер с орбитален период от 650 дни. Предишните наблюдения намекнаха и за присъствието на друг спътник (планета или звезда) много по-далеч.
Новите измервания, получени от астрономите на този обект, комбинирани с данни от други екипи потвърждават тази картина. Но както казва Франсис Буши, член на екипа: „Новите измервания на HARPS не само потвърждават онова, за което по-рано вярвахме, че знаем за тази звезда, но и показаха, че е налице допълнителна планета на къса орбита. И тази нова планета изглежда най-малката все още открита около звезда, различна от Слънцето. Това прави Му Арае много вълнуваща планетна система. "
По време на 8 нощи през юни 2004 г. му Arae е наблюдаван многократно и неговата радиална скорост е измерена от HARPS за получаване на информация за вътрешността на звездата. Тази така наречена астеросеизмологична техника (виж ESO PR 15/01) изучава малките акустични вълни, които правят повърхността на звездата периодично да пулсира навътре и навън. Познавайки вътрешната структура на звездата, астрономите целяха да разберат произхода на необичайното количество тежки елементи, наблюдавани в нейната звездна атмосфера. Този необичаен химичен състав може да предостави уникална информация за историята на формирането на планетата.
Казва Нуно Сантос, друг член на екипа: „За наша изненада анализът на новите измервания разкри радиално изменение на скоростта с период от 9,5 дни над сигнала за звуково колебание!“
Това откритие стана възможно благодарение на големия брой измервания, получени по време на кампанията за астеро-сеимология.
От тази дата звездата, която също беше част от програмата за изследване на консорциума HARPS, беше редовно наблюдавана с внимателна стратегия за наблюдение, за да се намали „сеизмичният шум“ на звездата.
Тези нови данни потвърждават както амплитудата, така и периодичността на промените в радиалната скорост, открити през 8-те нощи през юни. Астрономите останаха само с едно убедително обяснение на този периодичен сигнал: втора планета орбитира му Арае и извърши пълна революция за 9,5 дни.
Но това не беше единствената изненада: от амплитудата на радиалната скорост, това е размерът на колебанието, индуцирано от гравитационното дърпане на планетата върху звездата, астрономите извадиха маса за планетата само 14 пъти по-голяма от масата на Земята ! Става дума за масата на Уран, най-малката от гигантските планети в Слънчевата система.
Следователно новооткритата екзопланета поставя нов рекорд в най-малката планета, открита около звезда от слънчев тип.
На границата
Масата на тази планета я поставя на границата между много големите земни (скалисти) планети и гигантски планети.
Тъй като сегашните модели на планетарно формиране все още не могат да отчетат цялото невероятно многообразие, наблюдавано сред откритите екстрасоларни планети, астрономите могат само да спекулират върху истинската същност на настоящия обект. В настоящата парадигма за формиране на гигантски планети, ядрото се формира първо чрез натрупването на твърди „планетесимали”. След като това ядро достигне критична маса, газът се натрупва по „бягство” и масата на планетата бързо нараства. В настоящия случай тази по-късна фаза е малко вероятно да се е случила, защото в противен случай планетата би станала много по-масивна. Освен това, последните модели, които показват, че миграцията скъсява времето за формиране, малко вероятно е настоящият обект да е мигрирал на големи разстояния и да е останал с такава малка маса.
Следователно този обект вероятно е планета със скалисто (не ледено) ядро, заобиколено от малка (от порядъка на една десета от общата маса) газообразна обвивка и следователно би могло да се квалифицира като „свръх-Земя“.
По-нататъшни перспективи
Консорциумът HARPS, ръководен от Мишел Майор (Обсерватория в Женева, Швейцария), получи 100 наблюдателни нощи годишно през 5-годишен период на 3,6-метровия телескоп ESO за извършване на едно от най-амбициозните систематични търсения на екзопланети досега. в световен мащаб. За тази цел консорциумът неколкократно измерва скорости на стотици звезди, които могат да носят планетарни системи.
Откриването на тази нова светлинна планета след по-малко от 1 година експлоатация демонстрира изключителния потенциал на HARPS за откриване на скалисти планети на къси орбити. По-нататъшният анализ показва, че постиженията, постигнати с HARPS, правят възможно откриването на големи „телурични“ планети само с няколко пъти по-голяма маса от Земята. Подобна способност е значително подобрение в сравнение с предишни проучвания на планетата. Откриването на такива скалисти обекти засилва интереса към бъдещи транзитни открития от космоса с мисии като COROT, Eddington и KEPLER, които трябва да могат да измерват радиуса им.
Повече информация
Изследванията, описани в настоящото прессъобщение, са изпратени за публикуване във водещото астрофизично списание „Астрономия и астрофизика“. Предпечатът е достъпен като файл със скрипт на адрес http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
бележки
[1]: Екипът е съставен от Нуно Сантос (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Португалия), Франсис Буши и Жан-Пиер Сиван (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, Франция), Michel Mayor, Francesco Pepe , Дидие Келоз, Св. Фане Удри и Кристоф Ловис (Обсерватория на генералния университет, Швейцария), Силви Волер, Майкъл Базот (Тулуза, Франция), Гаспаре Ло Курто и Доминик Нееф (ЕСО), Ксавие Делфоссе (LAOG, Гренобъл, Франция), Вили Бенц и Кристоф Мордасини (Physikalisches Institut der Universit? T Берн, Швейцария) и Жан-Луи Берто (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Париж, Франция) ,
[2] Основно ограничение на метода на радиалната скорост е неизвестността на наклона на планетарната орбита, която позволява само определянето на по-ниска граница на масата за планетата. Статистическите съображения обаче показват, че в повечето случаи истинската маса няма да бъде много по-висока от тази стойност. Масовите единици за екзопланетите, използвани в този текст, са 1 маса на Юпитер = 22 маси на Уран = 318 земни маси; 1 Урана маса = 14,5 земни маси.
[3] HARPS е проектиран и изграден от международен консорциум от научноизследователски институти, ръководен от Обсерваторията на генерала (Швейцария), включително Обсерватория от Ован Прованс (Франция), Physikalisches Institut der Universit? T Берн (Швейцария), Service d'Aeronomie (CNRS, Франция), както и ESO La Silla и ESO Garching.
Оригинален източник: ESO News Release
