Bildekreditt: ESO
Et europeisk team av astronomer [1] kunngjør oppdagelsen og studiet av to nye ekstrasolplaneter (eksoplaneter). De tilhører OGLE-transitkandidatobjekter og kunne karakteriseres i detalj. Dette tredobler antallet eksoplaneter som er oppdaget ved transittmetoden; tre slike gjenstander er nå kjent.
Observasjonene ble utført i mars 2004 med FLAMES multifibre spektrograf på 8,2 m VLT Kueyen-teleskopet ved ESO Paranal Observatory (Chile). De gjorde astronomene i stand til å måle nøyaktige radielle hastigheter for førti-en stjerner som en midlertidig lysstyrke “dypp” hadde blitt oppdaget av OGLE-undersøkelsen. Denne effekten kan være signaturen til transitten foran stjernen på en kretsende planet, men kan også være forårsaket av en liten stjernekompis.
For to av stjernene (OGLE-TR-113 og OGLE-TR-132) avslørte de målte hastighetsendringene tilstedeværelsen av følgesvenner i planetmassen i ekstremt kort tids baner.
Dette resultatet bekrefter eksistensen av en ny klasse av gigantiske planeter, betegnet som "veldig varme Jupiters" på grunn av deres størrelse og veldig høye overflatetemperatur. De er ekstremt nær vertsstjernene, og kretser om dem på mindre enn 2 (jord) dager.
Transittmetoden for å oppdage eksoplaneter vil bli "demonstrert" for et bredt publikum 8. juni 2004, når planeten Venus passerer foran solskiven, jfr. VT-2004-programmet.
Oppdage andre verdener
I løpet av det siste tiåret har astronomer erfart at solsystemet vårt ikke er unikt, ettersom mer enn 120 gigantiske planeter som kretser rundt andre stjerner ble oppdaget ved radialhastighetsundersøkelser (jf. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01, og ESO PR 03/03).
Imidlertid er radialhastighetsteknikken ikke det eneste verktøyet for påvisning av eksoplaneter. Når en planet tilfeldigvis passerer foran sin overordnede stjerne (sett fra jorden), blokkerer den en liten brøkdel av stjernens lys fra vårt syn. Jo større planeten er, i forhold til stjernen, jo større er brøkdelen av lyset som er blokkert.
Det er nøyaktig den samme effekten når Venus overfører Solar-platen 8. juni 2004, jfr. ESO PR 03/04 og nettstedet VT-2004. I de siste århundrene ble slike hendelser brukt til å estimere sol-jordens avstand, med ekstremt nyttige implikasjoner for astrofysikk og himmelmekanikk.
I dag får planetoverganger fornyet betydning. Flere undersøkelser forsøker å finne de svake signaturene fra andre verdener ved hjelp av stjernemessige fotometriske målinger og søker etter periodisk nedtoning av en stjerne når en planet passerer foran platen.
En av disse, OGLE-undersøkelsen, ble opprinnelig utviklet for å oppdage mikrolenseringshendelser ved å overvåke lysstyrken til et veldig stort antall stjerner med jevne mellomrom. I løpet av de siste fire årene har den også omfattet et søk etter periodiske grunne "dypper" av stjernenes lysstyrke, forårsaket av regelmessig transport av små kretsende objekter (små stjerner, brune dverger eller planeter av Jupiter-størrelse). OGLE-teamet har siden kunngjort 137 “planetariske transitkandidater” fra deres undersøkelse av rundt 155 000 stjerner i to felt med sørhimmel, den ene i retning av Galactic Center, den andre i Carina-stjernebildet.
Å løse arten av OGLE-transitter
OGLE-transitkandidatene ble oppdaget ved tilstedeværelsen av en periodisk nedgang på noen få prosent i lysstyrken til de observerte stjernene. Radiusen til en planet i Jupiter-størrelse er omtrent 10 ganger mindre enn for en solstjernetype [2], dvs. at den dekker omtrent 1/100 av overflaten til den stjernen og dermed blokkerer den omtrent 1% av stjernelyset under transitt.
Tilstedeværelsen av en transitt-hendelse alene avslører imidlertid ikke det transiterende legemets natur. Dette er fordi en lavmasse stjerne eller en brun dverg, samt variabel lysstyrke på et bakgrunnsformørkende binært system sett i samme retning, kan føre til lysstyrkevariasjoner som simulerer de som er produsert av en kretsende gigantisk planet.
Imidlertid kan arten av det transiterende objektet bestemmes ved radialhastighetsobservasjoner av overordnet stjerne. Størrelsen på hastighetsvariasjonene (amplituden) er direkte relatert til følget av ledsagerobjektet, og lar derfor diskriminere mellom stjerner og planeter som årsaken til den observerte lysstyrken "dukkert".
På denne måten kombineres fotometriske transitt-søk og radialhastighetsmålinger til en veldig kraftig teknikk for å oppdage nye eksoplaneter. Dessuten er det spesielt nyttig for å belyse deres egenskaper. Mens deteksjonen av en planet ved hjelp av metoden for radial hastighet bare gir et lavere estimat av dens masse, gjør målingen av transitt det mulig å bestemme planetens eksakte masse, radius og tetthet.
Oppfølgingen av radialhastighetsobservasjoner av de 137 OGLE-transitkandidatene er ikke en lett oppgave, da stjernene er relativt svake (visuelle størrelser rundt 16). Dette kan bare gjøres ved å bruke et teleskop i klassen 8-10m med en høyoppløselig spektrograf.
Naturen til de to nye eksoplanettene
Et europeisk team av astronomer [1] benyttet seg derfor av det 8,2 m lange VLT Kueyen-teleskopet. I mars 2004 fulgte de 41 OGLE “topptransportkandidatstjerner” i løpet av 8 halve netter. De tjente på multipleksekapasiteten til FLAMES / UVES-fiberkoblingsanlegget som tillater å oppnå høyoppløselige spektre av 8 objekter samtidig og måler stellehastigheter med en nøyaktighet på omtrent 50 m / s.
Mens det store flertallet av OGLE-transitkandidater viste seg å være binære stjerner (for det meste små, kule stjerner som passerer foran stjerner av soltype), var to av objektene, kjent som OGLE-TR-113 og OGLE-TR-132, funnet å utvise små hastighetsvariasjoner. Når alle tilgjengelige observasjoner - lysvariasjoner, stjernespektrum og radialhastighetsforandringer - ble kombinert, kunne astronomene bestemme at de transiterende objektene for disse to stjernene har masser som er kompatible med dem fra en gigantisk planet som Jupiter.
Interessant nok ble begge nye planeter oppdaget rundt ganske avsidesliggende stjerner i Melkeveis galaksen, i retning av den sørlige stjernebildet Carina. For OGLE-TR-113 er forelderstjernen av F-type (litt varmere og mer massiv enn sola) og ligger i en avstand på omtrent 6000 lysår. Den kretsende planeten er omtrent 35% tyngre, og dens diameter er 10% større enn Jupiter, den største planeten i solsystemet. Den går i bane rundt stjernen en gang hver 1,43 dag med en avstand på bare 3,4 millioner km (0,0228 AU). I solsystemet er Merkur 17 ganger lenger unna solen. Overflatetemperaturen til den planeten, som i likhet med Jupiter er en gassformig gigant, er tilsvarende høyere, sannsynligvis over 1800 ° C.
Avstanden til OGLE-TR-132-systemet er omtrent 1200 lysår. Denne planeten er omtrent like tung som Jupiter og omtrent 15% større (størrelsen er fremdeles noe usikker). Den går i bane rundt en K-dvergstjerne (kjøligere og mindre massiv enn solen) en gang hver 1,69 dag i en avstand på 4,6 millioner km (0,0306 AU). Også denne planeten må være veldig varm.
En ny klasse av eksoplaneter
Med det tidligere funnet planetariske transittobjektet OGLE-TR-56 [3], definerer de to nye OGLE-objektene en ny klasse av exoplaneter, som fremdeles ikke blir oppdaget av aktuelle radielle hastighetsundersøkelser: planeter med ekstremt korte perioder og tilsvarende små bane. Distribusjonen av orbitalperioder for "varme Jupiters" påvist fra radiale hastighetsundersøkelser ser ut til å falle under 3 dager, og det har ikke tidligere blitt funnet noen planet med en orbital periode kortere enn ca. 2,5 dager.
Eksistensen av de tre OGLE-planetene viser nå at “veldig hete Jupitere” eksisterer, selv om de kan være ganske sjeldne; sannsynligvis omtrent et slikt objekt for hver 2500 til 7000 stjerner. Astronomer er virkelig forundret over hvordan planetariske objekter klarer å havne i så små baner, så nær sine sentrale stjerner.
I motsetning til metoden for radial hastighet som er ansvarlig for det store flertallet av planetens deteksjoner rundt normale stjerner, gjør kombinasjonen av observasjoner av transitt og radial hastighet det mulig å bestemme den sanne massen, radius og dermed middeltettheten til disse planetene.
Store forventninger
De to nye objektene dobler antallet eksoplaneter med kjent masse og radius (de tre OGLE-objektene pluss HD209458b, som ble oppdaget av radialhastighetsundersøkelser, men som en fotometrisk gjennomgang senere ble observert for). Den nye informasjonen om de eksakte massene og radiene er avgjørende for å forstå den indre fysikken til disse planetene.
Komplementariteten av teknikkene for transitt og radial hastighet åpner nå for en detaljert studie av eksoplanetenes sanne egenskaper. Plassbaserte søk etter planetoverganger - som COROT og KEPLER-oppdragene - sammen med bakkebasert observasjon av radiell hastighetsoppfølging vil i fremtiden føre til karakterisering av andre verdener som er så små som vår jord.
Originalkilde: ESO News Release
