Европейская команда астрономов [1] обнаружила самую легкую из известных планет, вращающихся вокруг звезды, отличной от Солнца («экзопланета»).
Новая экзопланета вращается вокруг яркой звезды mu Arae, расположенной в южном созвездии Алтаря. Это вторая планета, обнаруженная вокруг этой звезды и совершающая полный оборот за 9,5 дней.
Обладая массой, в 14 раз превышающей массу Земли, новая планета находится на пороге самых больших каменистых планет, что делает ее возможным суперземлоподобным объектом. Уран, самая маленькая из планет-гигантов Солнечной системы, имеет аналогичную массу. Однако Уран и новая экзопланета настолько сильно различаются по расстоянию от звезды-хозяина, что их формирование и структура, вероятно, будут очень разными.
Это открытие стало возможным благодаря беспрецедентной точности спектрографа HARPS на 3,6-метровом телескопе ESO в Ла-Силла, который позволяет измерять лучевые скорости с точностью выше 1 м / с. Это еще одна яркая демонстрация европейского лидерства в области исследований экзопланет.
Уникальная планета охотничья машина
Со времени первого обнаружения в 1995 году планеты вокруг звезды 51 Peg Мишелем Майором и Дидье Келозом из Женевской обсерватории (Швейцария) астрономы узнали, что наша Солнечная система не уникальна, так как было обнаружено более 120 планет-гигантов, вращающихся вокруг других звезд. в основном с помощью радиальных исследований (см. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 и ESO PR 03/03).
Этот фундаментальный метод наблюдений основан на обнаружении изменений скорости центральной звезды из-за изменения направления гравитационного притяжения (невидимой) экзопланеты, когда она вращается вокруг звезды. Оценка измеренных вариаций скорости позволяет вывести орбиту планеты, в частности период и расстояние от звезды, а также минимальную массу [2].
Продолжение поисков экзопланет требует все более качественных инструментов. В этом контексте ESO, несомненно, занял лидирующее положение с новым спектрографом HARPS (высокоточный радиальный поиск планеты) 3,6-метрового телескопа в обсерватории ESO La Silla (см. ESO PR 06/03). Предложенный в октябре 2003 года исследовательскому сообществу в странах-членах ESO, этот уникальный инструмент оптимизирован для обнаружения планет на орбите вокруг других звезд («экзопланет») посредством точных (радиальных) измерений скорости с непревзойденной точностью 1 метр в секунду. ,
HARPS был создан Европейским Консорциумом [3] в сотрудничестве с ESO. Уже с самого начала своей работы он продемонстрировал очень высокую эффективность. По сравнению с CORALIE, другим хорошо известным оптимизированным спектрографом для охоты на планетах, установленным на 1,2-метровом телескопе Swiss-Euler в La Silla (ср. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), типичные времена наблюдения были сокращены в сто раз, и точность измерений была увеличена в десять раз.
Эти улучшения открыли новые перспективы в поиске внезолненных планет и установили новые стандарты с точки зрения инструментальной точности.
Планетная система вокруг Му Араэ
Звезда Му Араэ находится на расстоянии около 50 световых лет. Эта подобная солнцу звезда расположена в южном созвездии Ара (Алтарь) и достаточно яркая (5-я величина), чтобы ее можно было наблюдать невооруженным глазом.
Уже было известно, что Му Араэ питает планету размером с Юпитер с периодом обращения 650 дней. Предыдущие наблюдения также намекали на присутствие другого спутника (планеты или звезды) гораздо дальше.
Новые измерения, полученные астрономами на этом объекте, в сочетании с данными других групп подтверждают эту картину. Но, как говорит Франсуа Баши, член команды: «Новые измерения HARPS не только подтвердили то, что мы ранее считали, что знали об этой звезде, но и показали, что присутствовала дополнительная планета на короткой орбите. И эта новая планета кажется самой маленькой, но обнаруженной вокруг звезды, отличной от Солнца. Это делает Му Араэ очень интересной планетарной системой ».
В течение 8 ночей в июне 2004 года Муараэ неоднократно наблюдался, и его радиальная скорость измерялась с помощью HARPS для получения информации о внутренней части звезды. Этот так называемый метод астеросейсмологии (см. ESO PR 15/01) изучает небольшие акустические волны, которые периодически заставляют поверхность звезды пульсировать внутрь и наружу. Зная внутреннюю структуру звезды, астрономы стремились понять происхождение необычного количества тяжелых элементов, наблюдаемых в ее звездной атмосфере. Этот необычный химический состав может предоставить уникальную информацию для истории формирования планеты.
По словам Нуно Сантоса, другого члена команды: «К нашему удивлению, анализ новых измерений выявил изменение радиальной скорости с периодом в 9,5 дней над сигналом акустических колебаний!»
Это открытие стало возможным благодаря большому количеству измерений, полученных во время астеро-сеймологической кампании.
С этой даты звезда, которая также была частью программы исследований консорциума HARPS, регулярно контролировалась с помощью стратегии тщательного наблюдения, чтобы уменьшить «сейсмический шум» звезды.
Эти новые данные подтвердили как амплитуду, так и периодичность вариаций лучевой скорости, обнаруженных в течение 8 ночей в июне. Астрономам оставалось только одно убедительное объяснение этому периодическому сигналу: вторая планета вращается вокруг Му-Араэ и совершает полный оборот за 9,5 дней.
Но это было не единственным сюрпризом: по амплитуде лучевой скорости, то есть величине колебания, вызванного гравитационным притяжением планеты к звезде, астрономы вывели массу для планеты всего в 14 раз больше массы Земли. ! Речь идет о массе Урана, самой маленькой из планет-гигантов в Солнечной системе.
Поэтому недавно найденная экзопланета устанавливает новый рекорд на самой маленькой планете, обнаруженной вокруг звезды солнечного типа.
На границе
Масса этой планеты помещает ее на границу между очень большими, похожими на землю (скалистыми) планетами и планетами-гигантами.
Поскольку современные модели формирования планет по-прежнему далеки от того, чтобы учитывать все удивительное разнообразие, наблюдаемое среди обнаруженных внесолнечных планет, астрономы могут только строить предположения об истинной природе существующего объекта. В современной парадигме формирования гигантских планет ядро формируется в первую очередь путем аккреции твердых «планетезималей». Как только это ядро достигает критической массы, газ накапливается «убегающим» образом, и масса планеты быстро увеличивается. В данном случае эта более поздняя фаза вряд ли произошла, потому что иначе планета стала бы намного более массивной. Кроме того, последние модели, показавшие, что миграция сокращает время формирования, маловероятно, что настоящий объект мигрировал на большие расстояния и остался с такой небольшой массой.
Следовательно, этот объект, вероятно, будет планетой со скалистым (не ледяным) ядром, окруженным небольшой (порядка десятой части общей массы) газовой оболочкой, и поэтому будет квалифицироваться как «супер-Земля».
Дальнейшие перспективы
Консорциуму HARPS, возглавляемому Мишелем Майором (Женевская обсерватория, Швейцария), было предоставлено 100 наблюдательных ночей в год в течение 5-летнего периода на 3,6-метровом телескопе ESO для проведения одного из самых амбициозных систематических поисков экзопланет, которые когда-либо были реализованы. Мировой. С этой целью консорциум неоднократно измеряет скорости сотен звезд, которые могут содержать планетные системы.
Обнаружение этой новой светлой планеты после менее чем 1 года эксплуатации демонстрирует выдающийся потенциал HARPS для обнаружения каменистых планет на коротких орбитах. Дальнейший анализ показывает, что характеристики, достигнутые с помощью HARPS, позволяют обнаруживать большие «теллурические» планеты, масса которых в несколько раз превышает массу Земли. Такая возможность - значительное улучшение по сравнению с прошлыми исследованиями планет. Обнаружение таких каменистых объектов усиливает интерес к будущим обнаружениям транзита из космоса с помощью таких миссий, как COROT, Eddington и KEPLER, которые смогут измерять их радиус.
Больше информации
Исследование, описанное в этом пресс-релизе, было передано для публикации в ведущий астрофизический журнал «Астрономия и астрофизика». Препринт доступен в виде постскрипт-файла на http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Ноты
[1]: В состав группы входят Нуно Сантос (Центр астрономии и астрофизики Универсидада де Лиссабона, Португалия), Франсуа Баши и Жан-Пьер Сиван (Лаборатория астрофизики Марселя, Франция), Мишель Майор, Франческо Пепе , Дидье Келоз, Стефан Удри и Кристоф Ловис (Обсерватория Женевского университета, Швейцария), Сильви Воклер, Майкл Базо (Тулуза, Франция), Гаспар Ло Курто и Доминик Наеф (ESO), Ксавьер Дельфосс (LAOG, Гренобль, Франция), Вилли Бенц и Кристоф Мордасини (Physikalisches Institut der Universit? T Bern, Швейцария), и Жан-Луи Берто (Служба вермонавриона, Париж, Франция) ,
[2] Основным ограничением метода лучевой скорости является неизвестность наклона планетарной орбиты, которая позволяет определять только нижний предел массы для планеты. Однако статистические соображения показывают, что в большинстве случаев истинная масса не будет намного выше этой величины. Единицами массы для экзопланет, используемых в этом тексте, являются 1 масса Юпитера = 22 массы Урана = 318 масс Земли; 1 масса Урана = 14,5 массы Земли.
[3] HARPS был разработан и построен международным консорциумом исследовательских институтов, возглавляемым Обсерваторией Женевы (Швейцария) и включающей Обсерваторию Верхнего Прованса (Франция), Физический институт Бернского университета (Швейцария), Service d'Aeronomie (CNRS, Франция), а также ESO La Silla и ESO Garching.
Источник: ESO News Release
