Kunstnerillustrasjon av den steinete planeten rundt M-dvergen Gliese 876. Bildekreditt: NSF. Klikk for å forstørre.
Tar et stort skritt videre i jakten på jordlignende planeter utover vårt eget solsystem, har et team av astronomer kunngjort oppdagelsen av den minste ekstrasolare planeten som ennå er oppdaget. Omtrent syv og en halv ganger så massiv som Jorden, med omtrent dobbelt radien, kan det være den første steinete planeten som noen gang er funnet i bane rundt en normal stjerne som ikke er veldig forskjellig fra vår sol.
Alle de nesten 150 andre ekstrasolare planetene som hittil ble oppdaget rundt normale stjerner har vært større enn Uranus, en isgigant som er omtrent 15 ganger jordens masse.
"Vi fortsetter å skyve grensene for hva vi kan oppdage, og vi kommer nærmere og nærmere å finne Earths," sa teammedlem Steven Vogt, professor i astronomi og astrofysikk ved University of California, Santa Cruz.
? Dagens resultater er et viktig skritt mot å svare på et av de mest dype spørsmålene som menneskeheten kan stille: Er vi alene i universet ?? sa Michael Turner, leder for direktoratet for matematisk-fysisk-vitenskaper ved National Science Foundation, som ga delvis finansiering til forskningen.
Den nyoppdagede superjorda? går i bane rundt stjernen Gliese 876, som ligger bare 15 lysår unna i retning stjernebildet Vannmannen. Denne stjernen har også to større planeter av Jupiter-størrelse. Den nye planeten pisker rundt stjernen på bare to dager, og er så nær stjernens overflate at temperaturen sannsynligvis topper 400 til 750 grader Fahrenheit (200 til 400 grader Celsius)? Ovnlignende temperaturer som er for varme for livet som vi vet det.
Likevel gir evnen til å oppdage den ørsmå svingete som planeten induserer i stjernen astronomer tillit til at de vil være i stand til å oppdage enda mindre steinete planeter i baner som er mer gjestfrie i livet.
"Dette er den minste ekstrasolære planeten som ennå er oppdaget, og den første av en ny klasse med steinete jordiske planeter," sa teammedlem Paul Butler fra Carnegie Institution of Washington. "Det er som jordas større fetter."
Teamet måler en minimumsmasse for planeten på 5,9 jordmasser, som går i bane rundt Gliese 876 med en periode på 1,94 dager i en avstand på 0,021 astronomiske enheter (AU), eller 2 millioner miles.
Selv om teamet ikke har noe direkte bevis på at planeten er svaberg, hindrer den lave massen den i å beholde gass som Jupiter. Tre andre påståtte steinete planeter er blitt rapportert, men de går i bane rundt en pulsar, det blinkende liket av en eksplodert stjerne.
"Denne planeten svarer på et eldgamelt spørsmål," sa teamleder Geoffrey Marcy, professor i astronomi ved University of California, Berkeley. “For over 2000 år siden kranglet de greske filosofene Aristoteles og Epikurus om det var andre jordlignende planeter. Nå, for første gang, har vi bevis for en steinete planet rundt en normal stjerne. ”
Marcy, Butler, teoretisk astronom Jack Lissauer fra NASA / Ames Research Center, og post-doktorgradsforsker Eugenio J. Rivera fra University of California Observatories / Lick Observatory ved UC Santa Cruz presenterte sine funn i dag (mandag 13. juni) under en presse konferanse på NSF i Arlington, Va.
Deres forskning, utført ved Keck-observatoriet på Hawaii, ble støttet av NSF, National Aeronautics and Space Administration, University of California og Carnegie Institution of Washington.
Et papir med detaljer om resultatene er sendt til The Astrophysical Journal. Coauthors på papiret er Steven Vogt og Gregory Laughlin fra Lick-observatoriet ved University of California, Santa Cruz; Debra Fischer ved San Francisco State University; og Timothy M. Brown fra NSFs nasjonale senter for atmosfærisk forskning i Boulder, Colorado.
Gliese 876 (eller GJ 876) er en liten, rød stjerne kjent som en M-dverg? den vanligste stjernetypen i galaksen. Det ligger i Vannmannen konstellasjon, og omtrent en tredjedel av solens masse, er den minste stjernen rundt hvilke planeter som er oppdaget. Butler og Marcy oppdaget den første planeten der i 1998; det viste seg å være en gassgigant omtrent dobbelt så mye som Jupiter. Så, i 2001, rapporterte de om en andre planet, en annen gassgigant omtrent halvparten av massen av Jupiter. De to er i resonante baner, den ytre planeten tar 60 dager å kretset rundt stjernen, dobbelt så lang tid som den indre gigantiske planeten.
Lissauer og Rivera har analysert Keck-data om Gliese 876-systemet for å modellere de uvanlige bevegelsene til de to kjente planetene, og for tre år siden fikk det en anelse om at det kan være en mindre, tredje planet som kretser rundt stjernen. Hvis de ikke hadde tatt høyde for det resonante samspillet mellom de to kjente planetene, hadde de aldri sett den tredje planeten.
"Vi hadde en modell for de to planetene som var i samspill med hverandre, men da vi så på forskjellen mellom toplanetmodellen og de faktiske dataene, fant vi en signatur som kunne tolkes som en tredje planet," sa Lissauer.
En modell med tre planter ga konsekvent en bedre passform til dataene, la Rivera til. "Men fordi signalet fra denne tredje planeten ikke var veldig sterkt, var vi veldig forsiktige med å kunngjøre en ny planet til vi hadde flere data," sa han.
Nyere forbedringer av Keck Telescope sitt høyoppløselige spektrometer (HIRES) ga viktige nye data. Vogt, som tegnet og bygde HIRES, jobbet sammen med det tekniske personalet i UC Observatories / Lick Observatory Laboratories ved UC Santa Cruz for å oppgradere spektrometerets CCD (ladningskoblet enhet) detektorer i august.
"Det er dataene med høyere presisjon fra de oppgraderte HIRES som gir oss tillit til dette resultatet," sa Butler.
Teamet har nå overbevisende data for planeten som går i bane rundt nær stjernen, i en avstand på rundt 10 stjerners radier. Det er mindre enn en tidel av størrelsen på Merkurus bane i solsystemet vårt.
"På en to-dagers bane er det omtrent 200 grader for varmt for flytende vann," sa Butler. “Det har en tendens til å føre oss til konklusjonen at den mest sannsynlige sammensetningen av denne tingen er som de indre planetene i dette solsystemet? en nikkel-jernberg, en steinete planet, en jordisk planet. ”
"Planetens masse kunne lett holde fast i en atmosfære," bemerket Laughlin, en assisterende professor i astronomi ved UC Santa Cruz. ”Det vil fremdeles bli betraktet som en steinete planet, sannsynligvis med en jernkjerne og en silisiummantel. Det kan til og med ha et tett dampende vannlag. Jeg tror det vi ser her er noe som er mellom mellom en ekte jordisk planet som Jorden og en het versjon av isgigantene Uranus og Neptune. "
Kombinert med forbedret dataprogramvare, kan de nye CCD-detektorene (ladet koblet enhet) designet av dette teamet for Kecks HIRES-spektrometer nå måle Doppler-hastigheten til en stjerne til innen en meter per sekund? menneskelig gangfart? i stedet for den forrige presisjonen på tre meter per sekund. Denne forbedrede følsomheten vil gjøre det mulig for planetjaktteamet å oppdage gravitasjonseffekten av en jordlignende planet innenfor den beboelige sonen til M dvergstjerner som Gliese 876.
"Vi presser et helt nytt regime på Keck for å oppnå en meter per sekund presisjon, tredoblet vår gamle presisjon, som også skal tillate oss å se jordmasseplaneter rundt sollignende stjerner i løpet av de neste årene," sa Butler.
"UC Santa Cruz and Lick Observatory-teamet har gjort en enorm mengde optisk og teknisk og detektorarbeid for å gjøre Keck-teleskopet til en steinete planetjeger, den beste i verden," la Marcy til.
Lissauer er også begeistret for en annen bragd som er rapportert i avisen som ble sendt til journalen. For første gang har han, Rivera og Laughlin bestemt siktlinjen til bane i det stjernersystemet utelukkende fra den observerte Doppler-vinglingen til stjernen. Ved å bruke dynamiske modeller for hvordan de to planetene i Jupiter-størrelse samhandler, klarte de å beregne massene til de to gigantiske planetene ut fra de observerte formene og presesjonshastighetene til deres ovale baner. Forgjenger er den sakte dreining av den lange aksen på en planet elliptiske bane.
De viste at omkretsplanet vippes 40 grader mot vår siktlinje. Dette tillot teamet å estimere den mest sannsynlige massen på den tredje planeten som syv og en halv jordmasse.
"Det er mer dynamisk modellering involvert i denne studien enn noen tidligere studie, mye mer," sa Lissauer.
Teamet planlegger å fortsette å observere stjernen Gliese 876, men er ivrig etter å finne andre landlige planeter blant de 150 eller flere M dvergplanetene de observerer regelmessig med Keck.
”Så langt finner vi nesten ingen Jupiter-masseplaneter blant de M dvergstjernene vi har observert, noe som antyder at det i stedet kommer til å være en stor bestand av mindre masseplaneter,” bemerket Butler.
Originalkilde: Carnegie Institute News Release