Європейська команда астрономів [1] виявила найлегшу відому планету на орбіті зірки, відмінної від Сонця ("екзопланета").
Нова екзопланета обертається навколо яскравої зірки му Арае, розташованої в сузір'ї південного Вівтаря. Це друга планета, виявлена навколо цієї зірки і завершила повну революцію за 9,5 днів.
Маючи лише 14-кратну масу Землі, нова планета лежить на порозі найбільших можливих скельних планет, що робить її можливим суперземлеподібним об’єктом. Уран, найменша з планет-гігантів Сонячної системи, має схожу масу. Однак Уран і нова екзопланета настільки відрізняються віддаленістю від зірки-господаря, що їх формування та структура, ймовірно, будуть дуже різними.
Це відкриття стало можливим завдяки безпрецедентній точності спектрографа HARPS на 3,6-метровому телескопі ESO в Ла-Сілла, що дозволяє вимірювати радіальні швидкості з точністю, що перевищує 1 м / с. Це ще одна наочна демонстрація європейського лідерства в галузі досліджень екзопланет.
Унікальна машина для полювання на планету
З моменту першого виявлення в 1995 році планети навколо зірки 51 Пег Мішелем Мері та Дід'є Келозом з Женевської обсерваторії (Швейцарія) астрономи дізналися, що наша Сонячна система не є унікальною, оскільки було виявлено понад 120 гігантських планет, що обертаються навколо інших зірок. здебільшого за допомогою радіаційних обстежень швидкості (пор. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 та ESO PR 03/03).
Цей фундаментальний метод спостереження ґрунтується на виявленні коливань швидкості центральної зірки за рахунок зміни напрямку тяжіння гравітації від (небаченої) екзопланети, коли вона обертається навколо зірки. Оцінка виміряних варіацій швидкості дозволяє вивести орбіту планети, зокрема період та відстань від зірки, а також мінімальну масу [2].
Постійний пошук екзопланет вимагає кращого та кращого інструментарію. У цьому контексті ESO, безсумнівно, взяла на себе лідерство за допомогою нового спектрографа HARPS (Планетар радіальної швидкості з високою точністю) 3,6-метрового телескопа в обсерваторії ESO La Silla (див. ESO PR 06/03). Запропонований у жовтні 2003 року дослідницькій спільноті в країнах-членах ESO, цей унікальний прилад оптимізований для виявлення планет на орбіті навколо інших зірок ("екзопланет") за допомогою точних (радіальних) вимірювань швидкості з неперевершеною точністю 1 метр в секунду .
HARPS був побудований європейським консорціумом [3] у співпраці з ESO. Вже з початку роботи він продемонстрував свою дуже високу ефективність. У порівнянні з CORALIE, іншим добре відомим оптимізованим спектрографом для полювання на планету, встановленим на 1,2-метровому телескопі Swiss-Euler у La Silla (пор. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), типові часи спостереження були скорочені на коефіцієнт сто, а точність вимірювань збільшилася на десять.
Ці вдосконалення відкрили нові перспективи у пошуку позасонячних планет і встановили нові стандарти з точки зору інструментальної точності.
Планетарна система навколо му Ара
Зірка му Арае знаходиться приблизно за 50 світлових років. Ця сонячноподібна зірка розташована в південному сузір’ї Ара (Вівтар) і досить яскрава (5-а величина), щоб її можна спостерігати необачним оком.
Мура Арі вже знав, що має планету розміром Юпітера з орбітальним періодом 650 днів. Попередні спостереження також натякали на наявність іншого супутника (планети чи зірки) значно далі.
Нові вимірювання, отримані астрономами на цьому об'єкті, у поєднанні з даними інших команд підтверджують цю картину. Але, як зазначає член команди Франсуа Буші: "Нові вимірювання HARPS не тільки підтверджують те, що ми раніше вважали про цю зірку, але й показали, що на короткій орбіті є додаткова планета. І ця нова планета, здається, є найменшою, проте виявленою навколо зірки, крім сонця. Це робить му Ара дуже захоплюючою планетарною системою ».
Протягом 8 ночей у червні 2004 року му Ара неодноразово спостерігали, і його радіальну швидкість вимірювали HARPS для отримання інформації про внутрішність зірки. Ця так звана техніка астеро-сейсмології (див. ESO PR 15/01) вивчає малі акустичні хвилі, завдяки яким поверхня зірки періодично пульсує всередину та назовні. Знаючи внутрішню будову зірки, астрономи мали на меті зрозуміти походження незвичайної кількості важких елементів, що спостерігаються в її зоряній атмосфері. Цей незвичайний хімічний склад міг би надати унікальну інформацію для історії формування планети.
Каже, Нуно Сантос, інший член команди: "На наш подив, аналіз нових вимірювань виявив радіальну зміну швидкості з періодом 9,5 днів поверх сигналу акустичних коливань!"
Це відкриття стало можливим завдяки великій кількості вимірювань, отриманих під час астеро-сеймологічної кампанії.
З цієї дати за зіркою, яка також була частиною програми дослідження консорціуму HARPS, регулярно спостерігали за ретельною стратегією спостереження, щоб зменшити "сейсмічний шум" зірки.
Ці нові дані підтвердили як амплітуду, так і періодичність зміни радіальної швидкості, виявлені протягом 8 ночі в червні. Астрономам залишилося лише одне переконливе пояснення цього періодичного сигналу: друга планета орбітує му Арае і здійснює повну революцію за 9,5 днів.
Але це було не єдиним сюрпризом: з амплітуди радіальної швидкості, тобто розміру коливання, індукованого гравітаційним потягом планети на зірку, астрономи отримали масу для планети лише в 14 разів більше маси Землі ! Йдеться про масу Урана, найменшої з гігантських планет Сонячної системи.
Щойно знайдена екзопланета встановлює новий рекорд найменшої планети, виявленої навколо зірки сонячного типу.
На межі
Маса цієї планети розміщує її на межі між дуже великими земляними (скелястими) планетами та планетами-гігантами.
Оскільки сучасні планетарні пластові моделі ще далекі від того, щоб пояснити все дивовижне різноманіття, виявлене серед виявлених позасонячних планет, астрономи можуть лише міркувати про справжню природу цього об'єкта. У нинішній парадигмі формування планети-гіганта ядро формується спочатку за рахунок нарощування твердих «планетимаріалів». Як тільки це ядро досягає критичної маси, газ накопичується "утікаючим" способом, і маса планети швидко збільшується. У цьому випадку ця пізніша фаза навряд чи відбудеться, інакше планета стала б набагато масивнішою. Крім того, останні моделі, які показали, що міграція скорочує час формування, навряд чи даний об'єкт мігрував на великі відстані і залишався такою малою масою.
Таким чином, цей об'єкт, ймовірно, є планетою зі скелястим (а не крижаним) ядром, оточеним невеликим (близько десятої частини загальної маси) газоподібною оболонкою, і тому він може кваліфікуватися як "супер-Земля".
Подальші перспективи
Консорціум HARPS під керівництвом Мішеля мера (Женевська обсерваторія, Швейцарія) отримав 100 спостережних ночей на рік протягом 5-річного періоду в 3,6-метровому телескопі ESO для проведення одного з найбільш амбітних систематичних пошуків екзопланет досі здійснених світовий. Для цього консорціум неодноразово вимірює швидкості сотень зірок, які можуть містити планетарні системи.
Виявлення цієї нової світлової планети після менш ніж 1 року експлуатації демонструє неабиякий потенціал HARPS для виявлення скелястих планет на коротких орбітах. Подальший аналіз показує, що показники, досягнуті за допомогою HARPS, дозволяють виявити великі "телуричні" планети з лише в кілька разів більшою масою Землі. Така здатність є значним покращенням порівняно з минулими дослідженнями планети. Виявлення таких скельних об'єктів посилює інтерес до майбутніх транзитних виявлень з космосу з такими місіями, як COROT, Eddington та KEPLER, які мають змогу вимірювати їх радіус.
Більше інформації
Дослідження, описані в цьому прес-релізі, були подані для публікації у провідному астрофізичному журналі «Астрономія та астрофізика». Переддрук доступний у вигляді файлу післяпису на веб-сайті http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Примітки
[1]: До складу команди входять Нуно Сантос (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Португалія), Франсуа Буші та Жан-П'єр Сіван (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, Франція), Мішель Майор, Франческо Пепе , Дідьє Келоз, Сент-Фане Удрі та Крістоф Ловіс (Обсерваторія де Універсітету де Генве, Швейцарія), Сільві Волер, Майкл Базот (Тулуза, Франція), Гаспаре Ло Курто і Домінік Нееф (ESO), Ксав'є Дельфоссе (LAOG, Гренобль, Франція), Віллі Бенц і Крістоф Мордасіні (Physikalisches Institut der Universit? T Берн, Швейцарія), і Жан-Луї Берто (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Париж, Франція) .
[2] Принциповим обмеженням методу радіальної швидкості є невідомість нахилу планетарної орбіти, що дозволяє лише визначити нижню межу маси для планети. Однак статистичні міркування свідчать про те, що в більшості випадків справжня маса буде не набагато вище цієї величини. Одиниці маси для екзопланет, які використовуються в цьому тексті, становлять 1 маса Юпітера = 22 маси Урана = 318 маси Землі; 1 Маса Урана = 14,5 маси Землі.
[3] HARPS був розроблений та побудований міжнародним консорціумом науково-дослідних інститутів під керівництвом Обсерваторії де Женева (Швейцарія), включаючи Observatoire de Haute-Provence (Франція), Physikalisches Institut der Universit? T Bern (Швейцарія), Служба д'Аерономії (CNRS, Франція), а також ESO La Silla та ESO Garching.
Оригінальне джерело: Новини ESO
