Billedkredit: ESA
Astronomer fra University of Texas i Austin mener, at de har fundet ud af en billig måde at søge efter ekstrasolære planeter. Selvom processen sandsynligvis vil ødelægge de indre planeter, forbliver de ydre planeter sandsynligvis stadig i kredsløb omkring stjernen. Det er kendt, at disse hvide dværge pulserer med en bestemt hastighed, så tyngdekraften af en planet, der bevæger sig omkring stjernen, skal påvirke denne pulsfrekvens med et minuts beløb, der skal kunne påvises med billige jordbaserede teleskoper.
University of Texas i Austin astronomer har opfundet en billig metode til at bestemme, om andre solsystemer som vores egne findes.
Blandt de mere end 100 stjerner, der nu er kendt for at have planeter, har astronomer fundet få systemer, der ligner vores. Det er ukendt, hvis dette er på grund af teknologiske begrænsninger, eller hvis vores system virkelig er en sjælden konfiguration. McDonald-observatoriets astronomer? den nye søgemetode bruger et teleskop med depressionstiden parret med dagens teknologi.
Astronomer Don Winget og Edward Nather, kandidatstuderende Fergal Mullally og Anjum Mukadem og kolleger er på udkig efter "resterne" af solsystemer som vores. Deres metode søger efter brikkerne i et sådant solsystem efter, at dens stjerne er død, ved at udnytte et træk med gamle, udbrændte soler kaldet ”hvide dværge”.
University of Texas astronomer Bill Cochran og Ted von Hippel er også involveret sammen med S.O. Kepler fra Brasiliens Universidade Federal de Rio Grande dol Sul og Antonio Kanaan fra Brasiliens Universidade Federal de Santa Catarina.
Astronomer ved, at når sollignende stjerner bruger deres kernebrændstof, vil deres ydre lag udvide sig, og stjernen bliver en ”rød gigantisk” stjerne. Når dette sker med Solen, om cirka fem milliarder år, forventer de, at det vil sluge Merkur og Venus, måske ikke helt når jorden. Så vil solen sprænge sine ydre lag og eksistere i et par tusinde år som en smuk, pisket planetarisk tåge. Solens resterende kerne vil derefter være en hvid dværg, et tæt, dæmpende cinder omkring Jordens størrelse. Og det vigtigste er, at det sandsynligvis stadig vil blive kredsløb af de ydre planeter i vores solsystem.
Når et sollignende system når denne tilstand, kan Wingets team muligvis finde det. Deres metode er baseret på mere end tre årtier med undersøgelse af variationer (dvs. ændringer i lysstyrke) af hvide dverge. I begyndelsen af 1980'erne opdagede astronomer fra University of Texas, at nogle hvide dværge varierer eller "pulserer" i regelmæssige bursts. For nylig opdagede Winget og kolleger, at omkring en tredjedel af disse pulserende hvide dværge (PWD'er) er mere pålidelige tidholdere end atomur og de fleste millisekund pulsarer.
Disse pulsationer er nøglen til at detektere planeter. Planeter, der kredser rundt om en stabil PWD-stjerne, vil påvirke observationer af dens tidskontrol, og det ser ud til at forårsage periodiske variationer i mønstrene af pulser fra stjerne. Det er fordi planeten, der kredser rundt om PWD, trækker stjernen rundt, mens den bevæger sig. Ændringen i afstand mellem stjerne og Jorden vil ændre den tid, det tager for lyset fra pulsationerne at nå Jorden. Fordi pulserne er meget stabile, kan astronomer beregne forskellen mellem den observerede og forventede ankomsttid for pulsen og udlede planets tilstedeværelse og egenskaber. (Denne metode svarer til den, der blev brugt i opdagelserne af de såkaldte ”pulsarplaneter.” Forskellen er, at pulsar-ledsagere ikke antages at have dannet sig med deres stjerner, men først efter at disse stjerner var eksploderet i supernovaer.)
”Denne søgning vil være følsom over for hvide dværge, der oprindeligt var mellem en og fire gange så massiv som Solen, og skulle være i stand til at registrere planeter inden for to til 20 AU fra deres forældre. Dette betyder, at vi vil undersøge inden for den beboelige zone for nogle stjerner, ”sagde Winget. (En AU eller en astronomisk enhed er afstanden mellem Jorden og Solen.) ”Grundlæggende er det let at registrere Jupiter på Jupiters afstand med denne teknik. Det er andesuppe, ”sagde han.
Let, men ikke hurtigt. Ydre planeter, der kredser rundt om deres stjerner i store afstande, kan tage mere end et årti at fuldføre en bane. Derfor kan det tage mange års observationer for definitivt at opdage en planet, der kredser rundt om en hvid dværg.
”Du er nødt til at kigge i lang tid efter en fuld bane,” sagde Winget. ”En halv bane eller en tredjedel af en bane fortæller os, at der foregår noget der. Men for en planet på Jupiters afstand er en halv bane stadig seks år. ” Winget tilføjede, at for denne metode, “detekterer Jupiter på Uranus? afstanden er lettere, men tager endnu længere tid. ”
Til PWD-planetsøgning udtænkte Nather et specialiseret nyt instrument til McDonald Observatoriums 2,1 meter Otto Struve-teleskop. Han og Mukadam designede og byggede instrumentet, kaldet Argos, til at måle mængden af lys fra målstjerner. Konkret er Argos et "CCD-fotometer"? en fotontæller, der bruger en ladekoblet enhed til at optage billeder. Argos ligger på det primære fokus for Struve-teleskopet og har ingen anden optik end teleskopets 2,1 meter primære spejl. Der bygges nu kopier af Argos på andre observatorier verden over.
Mullalt fortsætter søgningen efter planeter omkring hvide dværge med Argos på Struve-teleskopet. Han har 22 målstjerner, hvoraf de fleste blev identificeret gennem Sloan Digital Sky Survey. Når holdet finder lovende planetkandidater med Argos, vil de følge op ved hjælp af 9,2-meter Hobby-Eberly-teleskopet (HET) ved McDonald Observatory.
"Hvis vi finder store planeter, der kredser i store afstande, er det? En god anelse om, at der muligvis er mindre planeter tættere på. I det tilfælde er det, du gør, at pund væk på dette mål med det største teleskop, du har adgang til," sagde Winget . HET vil muliggøre en mere præcis timing af PWD's pulser og således være i stand til at kortlægge mindre planeter.
Denne søgning vil være i stand til at undersøge typer stjerner, der ikke kan studeres med doppler-spektroskopimetoden? den mest succesrige planet søgemetode til dato? Sagde Winget. På grund af idiosynkrasier i sammensætningen af sollignende stjerner er doppler-spektroskopimetoden ikke særlig følsom ved at se efter planeter omkring stjerner dobbelt så massiv som Solen. Omkring halvdelen af stjernerne i Wingets undersøgelse vil være hvide dværge, der oprindeligt var disse typer stjerner. Af denne grund kan PWD-undersøgelsen på McDonald være medvirkende til at spejde og vurdere mål og observere strategier for NASA-rummissioner, der er planlagt i de næste to årtier, nærmere bestemt Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder og Kepler rumfartøj.
Denne forskning er finansieret af en NASA Origins-bevilling samt et stipendium til avanceret forskningsprojekt fra staten Texas. Gennem finansiering fra Texas Higher Education Agency har to gymnasielærere (Donna Slaughter of Stony Point High School i Round Rock, Texas og Chris Cotter fra Lanier High School i Austin) været direkte involveret i denne forskning. Der er nu planer om at udvide dette engagement til andre lærere og studerende i deres klasseværelser ved at bringe videnskaben, forskerne og Observatoriet direkte ind i klasseværelset ved hjælp af Internettet. Cotter og hans kolleger på Lanier High School er involveret i Mullally i test af dette koncept.
Original kilde: McDonald Observatory News Release
