For femten år siden hadde de største teleskopene i verden ennå ikke funnet en planet som kretser rundt en annen stjerne. I dag viser teleskoper ikke større enn de som er tilgjengelige i varehus, i stand til å oppdage tidligere ukjente verdener. En nyfunnet planet oppdaget av et lite teleskop med 4 tommer i diameter demonstrerer at vi er i spissen for en ny tids oppdagelse av planeten. Snart kan nye verdener lokaliseres i et akselererende tempo, noe som bringer oppdagelsen av den første jordstore verdenen et skritt nærmere.
"Denne oppdagelsen demonstrerer at selv ydmyke teleskoper kan gi store bidrag til planetsøk," sier Guillermo Torres fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), en medforfatter på studien.
Denne forskningsstudien vil bli lagt ut online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 og vil vises i en kommende utgave av The Astrophysical Journal Letters.
Dette er den aller første ekstrasolære planetfunnet som ble gjort av en dedikert undersøkelse av mange tusen relativt lyse stjerner i store himmelregioner. Det ble laget ved hjelp av Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), et nettverk av små, relativt billige teleskoper designet for å se spesielt etter planeter som går i bane rundt lyse stjerner. Et team av forskere ledet av David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown fra National Center for Atmospheric Research (NCAR) og Edward Dunham fra Lowell Observatory utviklet TrES-nettverket. Opprinnelig støtte for TrES-nettverket kom fra NASAs Jet Propulsion Laboratory og California Institute of Technology.
“Det tok flere doktorgrader. forskere som jobber på heltid for å utvikle dataanalysemetodene for dette søkeprogrammet, men utstyret i seg selv bruker enkle, uten hyllekomponenter, sier Charbonneau.
Selv om de små teleskopene i TrES-nettverket gjorde det første funnet, var det nødvendig med oppfølgingsobservasjoner ved andre anlegg. Observasjoner ved W.M. Keck-observatoriet, som for University of California, Caltech og NASA, driver verdens to største teleskoper på Hawaii, var spesielt avgjørende for å bekrefte planetens eksistens.
Planet Shadows
Den nyfundne planeten er en gassgigant i størrelse med Jupiter som kretser rundt en stjerne som ligger omtrent 500 lysår fra Jorden i stjernebildet Lyra. Denne verden sirkler sin stjerne hver 3.03 dag med en avstand på bare 4 millioner miles, mye nærmere og raskere enn planeten Merkur i solsystemet vårt.
Astronomer brukte en nyskapende teknikk for å oppdage denne nye verdenen. Den ble funnet ved "transittmetoden", som ser etter en dukkert i en stjerners lysstyrke når en planet krysser rett foran stjernen og kaster en skygge. En planet i størrelse med Jupiter blokkerer bare rundt 1/100 av lyset fra en sollignende stjerne, men det er nok til å gjøre det påviselig.
For å lykkes, må transitt-søk undersøke mange stjerner fordi vi bare ser en transitt hvis et planetarisk system ligger nærmest kantlinjen til vår siktlinje. En rekke forskjellige transitt-søk for tiden er i gang. De fleste undersøker begrensede områder på himmelen og fokuserer på svakere stjerner fordi de er mer vanlige, og øker dermed sjansene for å finne et transiteringssystem. TrES-nettverket konsentrerer seg imidlertid om å søke lysere stjerner i større himmelstrenger fordi planeter som kretser rundt lyse stjerner er lettere å studere direkte.
"Alt vi må jobbe med er lyset som kommer fra stjernen," sier Brown. "Det er mye vanskeligere å lære noe når stjernene er svake."
"Det er nesten paradoksalt at små teleskoper er mer effektive enn de største hvis du bruker transittmetoden, siden vi lever i en tid der astronomer allerede planlegger teleskoper på 100 meter," sier hovedforfatter Roi Alonso fra Astrophysical Institute of Kanariøyene (IAC), som oppdaget den nye planeten.
De mest kjente ekstrasolære planetene ble funnet ved bruk av “Doppler-metoden”, som oppdager en planetes gravitasjonseffekt på stjernen spektroskopisk ved å bryte stjernens lys i komponentfargene. Imidlertid er informasjonen som kan hentes om en planet ved bruk av Doppler-metoden, begrenset. For eksempel kan bare en nedre grense for massen bestemmes fordi vinkelen som vi ser på systemet er ukjent. En høymasse brun dverg hvis bane er sterkt tilbøyelig til vår siktlinje gir det samme signalet som en lavmasset planet som er nesten kant-på.
“Når astronomer finner en transiterende planet, vet vi at bane sin egentlig er i forkant, slik at vi kan beregne dens eksakte masse. Fra mengden lys den blokkerer, lærer vi den fysiske størrelsen. I ett tilfelle har vi til og med kunnet oppdage og studere en gigantisk planetens atmosfære, sier Charbonneau.
Sortere mistenkte
TrES-undersøkelsen undersøkte omtrent 12 000 stjerner i 36 kvadratgrader av himmelen (et område som er halvparten av størrelsen på bollen til Big Dipper). Roi Alonso, en doktorgradsstudent ved Browns, identifiserte 16 mulige kandidater for planetoverganger. "TrES-undersøkelsen ga oss den første oppstillingen av mistenkte. Da måtte vi gjøre mange oppfølgingsobservasjoner for å eliminere imposterene, sier medforfatter Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh / CfA).
Etter å ha samlet listen over kandidater i slutten av april, brukte forskerne teleskoper ved CfAs Whipple Observatory i Arizona og Oak Ridge Observatory i Massachusetts for å få ytterligere fotometriske (lysstyrke) observasjoner, samt spektroskopiske observasjoner som eliminerte formørkelse av binære stjerner.
I løpet av to måneders tid hadde laget nullet inn den mest lovende kandidaten. Spektroskopiske observasjoner med høy oppløsning av Torres og Sozzetti ved bruk av tid gitt av NASA på det 10 meter lange Keck I-teleskopet på Hawaii renset saken.
Uten dette oppfølgingsarbeidet kan de fotometriske undersøkelsene ikke fortelle hvilke av kandidatene deres som egentlig er planeter. Beviset på puddingen er en bane for forelderstjernen, og vi fikk det ved å bruke Doppler-metoden. Det var derfor Keck-observasjonene av denne stjernen var så viktige for å bevise at vi hadde funnet et ekte planetarisk system, sier medforfatter David Latham (CfA).
Bemerkelsesverdig normal
Planeten, kalt TrES-1, er omtrent som Jupiter i masse og størrelse (diameter). Det er sannsynligvis en gassgigant som hovedsakelig består av hydrogen og helium, de vanligste elementene i universet. Men i motsetning til Jupiter, kretser den veldig nær stjernen, og gir den en temperatur på rundt 1500 grader F.
Astronomer er spesielt interessert i TrES-1 fordi strukturen stemmer så godt med teorien, i motsetning til den første oppdagede transiterende planeten, HD 209458b. Den sistnevnte verden inneholder omtrent den samme massen som TrES-1, men er likevel rundt 30% større i størrelse. Til og med dens nærhet til stjernen og den tilhørende varmen forklarer ikke en så stor størrelse.
"Å finne TrES-1 og se hvor normal det er, får oss til å mistenke at HD 209458b er en 'oddball' planet," sier Charbonneau.
TrES-1 går i bane rundt stjernen hver 72. time og plasserer den blant en gruppe lignende planeter kjent som "hot Jupiters." Slike verdener dannet seg sannsynligvis mye lenger unna stjernene sine og migrerte deretter innover og feide bort andre planeter i prosessen. De mange planetariske systemene som er funnet å inneholde varme Jupiters, indikerer at solsystemet vårt kan være uvanlig for dets relativt stille historie.
Både TrES-1s nære bane og dens migrasjonshistorie gjør det usannsynlig å ha noen måner eller ringer. Likevel vil astronomer fortsette å undersøke dette systemet nøye fordi presise fotometriske observasjoner kan oppdage måner eller ringer hvis de eksisterer. I tillegg kan detaljerte spektroskopiske observasjoner gi ledetråder til tilstedeværelsen og sammensetningen av planetens atmosfære.
Oppgaven som beskriver disse resultatene er forfatter av: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres og David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O’Donovan (Caltech); og Robert Stefanik (CfA).
Denne felles kunngjøringen blir gitt ut samtidig av CfA, IAC, NCAR, University of Pittsburgh og Lowell Observatory.
W.M. Keck Observatory drives av California Association for Research in Astronomy, et vitenskapelig partnerskap av California Institute of Technology, University of California, og National Aeronautics and Space Administration.
Hovedkvarter i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), er et felles samarbeid mellom Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, organisert i seks forskningsavdelinger, studerer universets opprinnelse, evolusjon og endelige skjebne.
Original kilde: Harvard CfA News Release
