Пятнадцать лет назад крупнейшим телескопам в мире еще не удалось обнаружить планету, вращающуюся вокруг другой звезды. Сегодня телескопы размером не больше, чем те, которые доступны в универмагах, способны обнаружить ранее неизвестные миры. Недавно обнаруженная планета, обнаруженная небольшим телескопом диаметром 4 дюйма, демонстрирует, что мы находимся на пороге новой эры открытия планеты. Вскоре новые миры могут быть расположены в ускоренном темпе, приближая обнаружение первого мира размером с Землю на один шаг ближе.
«Это открытие демонстрирует, что даже скромные телескопы могут внести огромный вклад в поиски планет», - говорит Гильермо Торрес из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), соавтор исследования.
Это исследование будет опубликовано в Интернете по адресу http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 и будет опубликовано в следующем выпуске The Astrophysical Journal Letters.
Это самое первое открытие внесолнечной планеты, сделанное специальным исследованием многих тысяч относительно ярких звезд в больших областях неба. Она была сделана с использованием Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), сети небольших, относительно недорогих телескопов, предназначенных специально для поиска планет, вращающихся вокруг ярких звезд. Команда ученых под руководством Дэвида Чарбонно (CfA / Caltech), Тимоти Брауна из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и Эдварда Данхэма из Лоуэллской обсерватории разработала сеть TrES. Первоначальная поддержка сети TrES осуществлялась Лабораторией реактивного движения НАСА и Калифорнийским технологическим институтом.
«Потребовалось несколько кандидатов наук. ученые работают полный рабочий день над разработкой методов анализа данных для этой программы поиска, но само оборудование использует простые готовые компоненты », - говорит Шарбонно.
Хотя небольшие телескопы сети TrES сделали первоначальное открытие, последующие наблюдения на других объектах были необходимы. Наблюдения в W.M. Обсерватория Кека, которая для Калифорнийского университета, Калифорнийского технологического института и НАСА управляет двумя крупнейшими в мире телескопами на Гавайях, имела особенно важное значение для подтверждения существования планеты.
Планета Теней
Новая планета - газовый гигант размером с Юпитер, вращающийся вокруг звезды, находящейся примерно в 500 световых годах от Земли в созвездии Лиры. Этот мир окружает свою звезду каждые 3,03 дня на расстоянии всего 4 миллионов миль, намного ближе и быстрее, чем планета Меркурий в нашей солнечной системе.
Астрономы использовали инновационную технику, чтобы открыть этот новый мир. Он был найден «методом транзита», который ищет падение яркости звезды, когда планета пересекает ее прямо перед звездой и отбрасывает тень. Планета размером с Юпитер блокирует только примерно 1/100 света от звезды, подобной Солнцу, но этого достаточно, чтобы ее можно было обнаружить.
Чтобы быть успешными, поиски транзита должны исследовать много звезд, потому что мы видим транзит только в том случае, если планетарная система расположена почти на краю прямой видимости. В настоящее время ведется ряд различных транзитных поисков. Большинство исследует ограниченные области неба и сосредотачивается на более слабых звездах, потому что они более распространены, таким образом увеличивая шансы найти транзитную систему. Однако сеть TrES концентрируется на поиске более ярких звезд в больших полосах неба, потому что планеты, вращающиеся вокруг ярких звезд, легче изучать напрямую.
«Все, с чем мы должны работать - это свет, исходящий от звезды», - говорит Браун. «Гораздо сложнее чему-то научиться, когда звезды слабые».
«Почти парадоксально, что маленькие телескопы более эффективны, чем самые большие, если вы используете метод транзита, поскольку мы живем во время, когда астрономы уже планируют телескопы диаметром 100 метров», - говорит ведущий автор Рои Алонсо из Астрофизического института Канарские острова (IAC), которые открыли новую планету.
Большинство известных внесолнечных планет были обнаружены с помощью «доплеровского метода», который спектрально обнаруживает гравитационное воздействие планеты на ее звезду, разбивая свет звезды на составляющие ее цвета. Однако информация, которую можно получить о планете с помощью метода Доплера, ограничена. Например, можно определить только нижний предел массы, поскольку угол, под которым мы видим систему, неизвестен. Коричневый карлик с большой массой, орбита которого сильно наклонена к линии нашего обзора, производит тот же сигнал, что и планета с низкой массой, которая почти на грани.
«Когда астрономы находят транзитную планету, мы знаем, что ее орбита по существу гранична, поэтому мы можем вычислить ее точную массу. Из количества света, который он блокирует, мы узнаем его физический размер. В одном случае мы даже смогли обнаружить и изучить атмосферу гигантской планеты », - говорит Шарбонно.
Сортировка Подозреваемых
Опрос TrES исследовал приблизительно 12 000 звезд на 36 квадратных градусах неба (площадь, равная половине размера чаши Большой Медведицы). Рой Алонсо, аспирант Брауна, определила 16 возможных кандидатов на транзит планет. «Опрос TrES дал нам первоначальный список подозреваемых. Затем нам пришлось сделать много последующих наблюдений, чтобы устранить самозванцев », - говорит соавтор Алессандро Соззетти (Университет Питтсбурга / CfA).
После составления списка кандидатов в конце апреля, исследователи использовали телескопы в обсерватории Уфпл CfA в Аризоне и обсерватории Оук-Ридж в Массачусетсе для получения дополнительных фотометрических (яркость) наблюдений, а также спектроскопических наблюдений, которые исключали затмевающие двойные звезды.
Через два месяца команда сосредоточилась на наиболее перспективном кандидате. Спектроскопические наблюдения с высоким разрешением Торреса и Созетти с использованием времени, предоставленного НАСА на 10-метровом телескопе Кек-1 на Гавайях, привели к заключению.
«Без этой последующей работы фотометрические исследования не могут определить, кто из их кандидатов на самом деле является планетой. Доказательством пудинга является орбита для родительской звезды, и мы получили это с помощью доплеровского метода. Вот почему наблюдения Кека за этой звездой были настолько важны, чтобы доказать, что мы нашли истинную планетную систему », - говорит соавтор Дэвид Лэтэм (CfA).
Замечательно нормальный
Планета, названная TrES-1, очень похожа на Юпитер по массе и размеру (диаметру). Вероятно, это будет газовый гигант, состоящий в основном из водорода и гелия, наиболее распространенных элементов во Вселенной. Но в отличие от Юпитера, он вращается очень близко к своей звезде, давая ему температуру около 1500 градусов по Фаренгейту.
Астрономы особенно интересуются TrES-1, потому что его структура очень хорошо согласуется с теорией, в отличие от первой обнаруженной транзитной планеты, HD 209458b. Последний мир содержит примерно ту же массу, что и TrES-1, но его размер примерно на 30% больше. Даже его близость к звезде и сопровождающая жара не объясняют такой большой размер.
«Поиск TrES-1 и наблюдение за его нормой заставляют нас подозревать, что HD 209458b - это« странная »планета», - говорит Шарбонно.
TrES-1 вращается вокруг своей звезды каждые 72 часа, помещая ее в группу похожих планет, известных как «горячие Юпитеры». Такие миры, вероятно, сформировались намного дальше от своих звезд, а затем мигрировали внутрь, сметая все другие планеты в процессе. Обнаружено, что многие планетные системы содержат горячие Юпитеры, что наша солнечная система может быть необычной для ее относительно тихой истории.
Как близкая орбита TrES-1, так и его миграционная история делают маловероятным наличие каких-либо лун или колец. Тем не менее, астрономы продолжат внимательно изучать эту систему, потому что точные фотометрические наблюдения могут обнаружить луны или кольца, если они существуют. Кроме того, подробные спектроскопические наблюдения могут дать представление о наличии и составе атмосферы планеты.
Автор статьи, описывающей эти результаты, авторы: Рой Алонсо (IAC); Тимоти М. Браун (НКАР); Гильермо Торрес и Дэвид В. Латам (CfA); Алессандро Созетти (Университет Питтсбурга / CfA); Георгий Мандушев (Лоуэлл), Хуан А. Бельмонте (МАК); Дэвид Шарбонно (CfA / Caltech); Ханс Дж. Диг (МАК); Эдвард В. Данхэм (Лоуэлл); Фрэнсис Т. О'Донован (Калтех); и Роберт Стефаник (CfA).
Это совместное объявление выпускается одновременно CfA, IAC, NCAR, Университетом Питтсбурга и Обсерваторией Лоуэлла.
У.М. Обсерватория Кека находится в ведении Калифорнийской ассоциации исследований в области астрономии, научного партнерства Калифорнийского технологического института, Калифорнийского университета и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.
Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики (CfA) со штаб-квартирой в Кембридже, штат Массачусетс, является совместным сотрудничеством между Смитсоновской астрофизической обсерваторией и обсерваторией Гарвардского колледжа. Ученые CfA, объединенные в шесть исследовательских отделов, изучают происхождение, эволюцию и судьбу вселенной.
Первоисточник: Пресс-релиз Гарварда CfA
