Billedkredit: ESO
Et europæisk team af astronomer [1] annoncerer opdagelsen og undersøgelsen af to nye ekstra-solplaneter (eksoplaneter). De hører til OGLE-transitkandidatobjekter og kunne karakteriseres detaljeret. Dette tredobler antallet af exoplaneter opdaget ved hjælp af transitmetoden; tre sådanne genstande er nu kendt.
Observationer blev udført i marts 2004 med FLAMES multifibre spektrograf på 8,2 m VLT Kueyen-teleskopet ved ESO Paranal Observatory (Chile). De gjorde det muligt for astronomerne at måle nøjagtige radiale hastigheder for enogfyrre stjerner, for hvilke en midlertidig lysstyrke “dypp” var blevet opdaget af OGLE-undersøgelsen. Denne virkning kan være underskriften på transit foran stjernen på en kredsende planet, men kan også være forårsaget af en lille stjernekammerat.
For to af stjernerne (OGLE-TR-113 og OGLE-TR-132) afslørede de målte hastighedsændringer tilstedeværelsen af planetariske masse-ledsagere i ekstremt kort tids kredsløb.
Dette resultat bekræfter eksistensen af en ny klasse af kæmpe planeter, der kaldes "meget varme Jupiters" på grund af deres størrelse og meget høje overfladetemperatur. De er ekstremt tæt på deres værtsstjerner og kredser om dem på mindre end 2 (jord) dage.
Transitmetoden til påvisning af exoplaneter vil blive ”demonstreret” for en bred offentlighed den 8. juni 2004, når planeten Venus passerer foran solskiven, jf. Pkt. VT-2004-programmet.
Opdage andre verdener
I løbet af det sidste årti har astronomer lært, at vores solsystem ikke er unikt, da mere end 120 gigantiske planeter, der kredser om andre stjerner, blev opdaget ved radialhastighedsundersøgelser (jf. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01, og ESO PR 03/03).
Imidlertid er radialhastighedsteknikken ikke det eneste værktøj til detektion af exoplaneter. Når en planet tilfældigvis passerer foran sin overordnede stjerne (set fra jorden), blokerer den for en lille brøkdel af stjernens lys fra vores syn. Jo større planeten er, i forhold til stjernen, jo større er brøkdelen af det lys, der er blokeret.
Det er nøjagtigt den samme virkning, når Venus sender solskiven den 8. juni 2004, jf. Pkt. ESO PR 03/04 og VT-2004-webstedet om programmet. I de sidste århundreder blev sådanne begivenheder brugt til at estimere afstanden mellem sol og jord med ekstremt nyttige konsekvenser for astrofysik og himmelmekanik.
I dag får planetoverførsler fornyet betydning. Flere undersøgelser forsøger at finde de svage underskrifter fra andre verdener ved hjælp af stjernefotometriske målinger og søge efter den periodiske dæmpning af en stjerne, når en planet passerer foran disken.
En af disse, OGLE-undersøgelsen, blev oprindeligt udtænkt til at detektere mikrolenseringsbegivenheder ved at overvåge lysstyrken for et meget stort antal stjerner med regelmæssige intervaller. I de sidste fire år har det også inkluderet en søgning efter periodiske lavvandede "dips" af stjernenes lysstyrke, forårsaget af regelmæssig transit af små kredsende objekter (små stjerner, brune dværge eller planeter af Jupiter-størrelse). OGLE-teamet har siden annonceret 137 "planetariske transitkandidater" fra deres undersøgelse af omkring 155.000 stjerner i to felter på den sydlige himmel, den ene i retning af det Galaktiske Center, det andet inden for Carina-stjernebilledet.
Løsning af arten af OGLE-transitter
OGLE-transitkandidaterne blev påvist ved tilstedeværelsen af et periodisk fald på nogle få procent i lysstyrken hos de observerede stjerner. Radius for en Jupiter-størrelse er ca. 10 gange mindre end for en soltype-stjerne [2], dvs. at den dækker ca. 1/100 af overfladen på denne stjerne, og derfor blokerer den for ca. 1% af det stjernelys under transit.
Tilstedeværelsen af en transitbegivenhed alene afslører imidlertid ikke det transiterende legems natur. Dette skyldes, at en stjerne med lav masse eller en brun dværg såvel som den variable lysstyrke af et baggrundsformørkende binært system set i samme retning, kan resultere i lysstyrkevariationer, der simulerer dem, der er produceret af en kredsende gigantisk planet.
Imidlertid kan arten af det transiterende objekt fastlægges ved radialhastighedsobservationer af moderstjernen. Størrelsen på hastighedsvariationerne (amplituden) er direkte relateret til massen af ledsagerobjektet og tillader derfor at skelne mellem stjerner og planeter som årsag til den observerede lysstyrke "dyppe".
På denne måde kombineres fotometriske transit-søgninger og radialhastighedsmålinger til en meget kraftfuld teknik til at detektere nye exoplaneter. Derudover er det især nyttigt til at belyse deres egenskaber. Mens detekteringen af en planet ved hjælp af metoden med radial hastighed kun giver et lavere estimat af dens masse, gør måling af transit det muligt at bestemme planetens nøjagtige masse, radius og densitet.
Opfølgningens radialhastighedsobservationer af de 137 OGLE-transitkandidater er ikke en let opgave, da stjernerne er relativt svage (visuelle størrelser omkring 16). Dette kan kun gøres ved at bruge et teleskop i klassen 8-10m med en højopløsningsspektrograf.
Arten af de to nye exoplaneter
Et europæisk team af astronomer [1] brugte derfor det 8,2 m lange VLT Kueyen-teleskop. I marts 2004 fulgte de 41 OGLE "top transit kandidatstjerner" i løbet af 8 halve nætter. De drage fordel af multiplexkapaciteten i FLAMES / UVES-fiberlinkfaciliteten, der tillader at opnå højopløsningsspektre af 8 objekter på samme tid og måler stjernernes hastigheder med en nøjagtighed på ca. 50 m / s.
Mens det store flertal af OGLE-transitkandidater viste sig at være binære stjerner (for det meste små, kølige stjerner, der passerer foran stjerner af soltype), var to af objekterne, kendt som OGLE-TR-113 og OGLE-TR-132, viste sig at udvise små hastighedsvariationer. Når alle tilgængelige observationer - lysvariationer, stjernespektret og ændringer i radialhastighed - blev kombineret, var astronomerne i stand til at bestemme, at de transiterende objekter for disse to stjerner har masser, der er kompatible med dem fra en gigantisk planet som Jupiter.
Interessant nok blev begge nye planeter fundet omkring temmelig fjerntliggende stjerner i Mælkevejen i galaksen i retning af den sydlige konstellation Carina. For OGLE-TR-113 er den overordnede stjerne af F-type (lidt varmere og mere massiv end solen) og er placeret i en afstand af ca. 6000 lysår. Den kredsende planet er ca. 35% tungere, og dens diameter er 10% større end Jupiter, den største planet i solsystemet. Den kredser om stjernen en gang hver 1,43 dag i en afstand af kun 3,4 millioner km (0,0228 AU). I solsystemet er Merkur 17 gange længere væk fra solen. Planetens overfladetemperatur, som ligesom Jupiter er en gasformig kæmpe, er tilsvarende højere, sandsynligvis over 1800 ° C.
Afstanden til OGLE-TR-132-systemet er omkring 1200 lysår. Denne planet er omtrent lige så tung som Jupiter og ca. 15% større (dens størrelse er stadig noget usikker). Den kredser om en K-dværgstjerne (køligere og mindre massiv end solen) en gang hver 1,69 dag i en afstand af 4,6 millioner km (0.0306 AU). Også denne planet skal være meget varm.
En ny klasse af exoplaneter
Med det tidligere fundne planetariske transitobjekt OGLE-TR-56 [3] definerer de to nye OGLE-objekter en ny klasse af exoplaneter, stadig ikke detekteret af aktuelle radiale hastighedsundersøgelser: planeter med ekstremt korte perioder og tilsvarende små bane. Fordelingen af orbitalperioder for "hot Jupiters", der er påvist ved radialhastighedsundersøgelser, ser ud til at falde under 3 dage, og der var ikke tidligere fundet nogen planet med en orbitalperiode, der var kortere end ca. 2,5 dage.
Eksistensen af de tre OGLE-planeter viser nu, at “meget varme Jupitere” eksisterer, selvom de måske er ret sjældne; sandsynligvis omkring et sådant objekt for hver 2500 til 7000 stjerner. Astronomer er virkelig forundrede over, hvordan planetariske objekter formår at ende i så små kredsløb, så tæt på deres centrale stjerner.
I modsætning til den radiale hastighedsmetode, der er ansvarlig for det store flertal af planetdetekteringer omkring normale stjerner, gør kombinationen af observationer og transithastighedsobservationer det muligt at bestemme den sande masse, radius og dermed middelplanstætheden for disse planeter.
Store forventninger
De to nye objekter fordoble antallet af exoplaneter med kendt masse og radius (de tre OGLE-objekter plus HD209458b, som blev detekteret af undersøgelserne af den radiale hastighed, men som senere blev observeret en fotometrisk transit). Den nye information om de nøjagtige masser og radier er vigtig for at forstå den interne fysik af disse planeter.
Komplementariteten af transit- og radialhastighedsteknikker åbner nu døren til en detaljeret undersøgelse af de sande karakteristika ved exoplaneter. Rumbaseret søgning efter planetariske transitter - som COROT og KEPLER-missionerne - sammen med jordbaseret radial hastighedsopfølgningsobservationer vil i fremtiden føre til karakterisering af andre verdener, der er så små som vores jord.
Original kilde: ESO News Release
