Изображение предоставлено: ESO
Европейская команда астрономов [1] объявляет об открытии и изучении двух новых внесолнечных планет (экзопланет). Они принадлежат объектам-кандидатам на транзит OGLE и могут быть детально охарактеризованы. Это утроит число экзопланет, обнаруженных методом транзита; три таких объекта теперь известны.
Наблюдения проводились в марте 2004 года на многоволоконном спектрографе FLAMES на 8,2-метровом телескопе VLT Kueyen в Обсерватории ESO Paranal (Чили). Они позволили астрономам измерить точные лучевые скорости для сорока одной звезды, для которой при исследовании OGLE был обнаружен временный «провал» яркости. Этот эффект может быть признаком транзита перед звездой орбитальной планеты, но также может быть вызван небольшим звездным спутником.
Для двух звезд (OGLE-TR-113 и OGLE-TR-132) измеренные изменения скорости выявили присутствие спутников планетарной массы на чрезвычайно короткопериодических орбитах.
Этот результат подтверждает существование нового класса планет-гигантов, обозначаемых как «очень горячие Юпитеры» из-за их размера и очень высокой температуры поверхности. Они очень близки к своим звездам-хозяевам, вращаясь вокруг них менее чем за 2 (Земли) дня
Метод транзита для обнаружения экзопланет будет «продемонстрирован» широкой публике 8 июня 2004 года, когда планета Венера проходит перед солнечным диском, ср. программа VT-2004.
Открывать другие миры
За последнее десятилетие астрономы узнали, что наша Солнечная система не уникальна, так как более 120 планет-гигантов, вращающихся вокруг других звезд, были обнаружены с помощью радиальных исследований скорости (см. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 и ESO PR 03/03).
Однако метод лучевых скоростей - не единственный инструмент для обнаружения экзопланет. Когда планета проходит перед своей родительской звездой (как видно с Земли), она блокирует небольшую часть света звезды с нашей точки зрения. Чем больше планета относительно звезды, тем больше доля заблокированного света.
Это точно такой же эффект, когда Венера проходит через Солнечный диск 8 июня 2004 года, ср. ESO PR 03/04 и веб-сайт программы VT-2004. В прошлые века такие события использовались для оценки расстояния между Солнцем и Землей, что имело чрезвычайно важное значение для астрофизики и небесной механики.
В настоящее время планетарные транзиты приобретают все большее значение. Несколько обзоров пытаются найти слабые сигнатуры других миров с помощью звездных фотометрических измерений, ища периодическое затемнение звезды, когда планета проходит перед ее диском.
Один из них, опрос OGLE, был первоначально разработан для обнаружения событий микролинзирования путем мониторинга яркости очень большого числа звезд через равные промежутки времени. В течение последних четырех лет он также включал поиск периодических мелких «провалов» яркости звезд, вызванных регулярным перемещением небольших орбитальных объектов (маленьких звезд, коричневых карликов или планет размером с Юпитер). С тех пор команда OGLE объявила 137 «кандидатов на планетарный транзит» из своего обзора около 155 000 звезд в двух южных полях неба, один в направлении Галактического Центра, другой в созвездии Карины.
Разрешение характера транзитных проходов OGLE
Кандидаты в транзит OGLE были обнаружены по наличию периодического снижения яркости наблюдаемых звезд на несколько процентов. Радиус планеты размером с Юпитер примерно в 10 раз меньше, чем у звезды солнечного типа [2], то есть он покрывает около 1/100 поверхности этой звезды и, следовательно, он блокирует около 1% звездного света во время транзит.
Однако одно только транзитное событие не раскрывает природу транзитного тела. Это связано с тем, что небольшая звезда или коричневый карлик, а также переменная яркость фоновой затменной двойной системы, наблюдаемой в одном и том же направлении, могут приводить к изменениям яркости, имитирующим те, которые возникают на орбите гигантской планеты.
Однако природа транзитного объекта может быть установлена с помощью наблюдений радиальной скорости родительской звезды. Размеры изменений скорости (амплитуда) напрямую связаны с массой объекта-спутника и поэтому позволяют различать звезды и планеты как причину наблюдаемого «падения» яркости.
Таким образом, фотометрические транзитные поиски и измерения лучевой скорости объединяются, чтобы стать очень мощным методом обнаружения новых экзопланет. Кроме того, это особенно полезно для выяснения их характеристик. В то время как обнаружение планеты методом радиальной скорости дает только более низкую оценку ее массы, измерение транзита позволяет определить точную массу, радиус и плотность планеты.
Наблюдение за радиальными скоростями 137 кандидатов на транзит OGLE не является легкой задачей, поскольку звезды сравнительно слабы (визуальные величины около 16). Это можно сделать только с помощью телескопа класса 8-10 м с спектрографом высокого разрешения.
Природа двух новых экзопланет
Поэтому европейская команда астрономов [1] использовала 8,2-метровый телескоп VLT Kueyen. В марте 2004 года они следовали за 41 OGLE «звездами-кандидатами на транзит» в течение 8 полугодий. Они пользовались мультиплексной пропускной способностью волоконно-оптической линии связи FLAMES / UVES, которая позволяет получать спектры высокого разрешения одновременно для 8 объектов и измерять скорости звезд с точностью около 50 м / с.
В то время как подавляющее большинство кандидатов на транзит OGLE оказались двойными звездами (в основном маленькими прохладными звездами, проходящими перед звездами солнечного типа), два объекта, известные как OGLE-TR-113 и OGLE-TR-132, были обнаружены небольшие изменения скорости. Когда все имеющиеся наблюдения - изменения света, изменения звездного спектра и радиальной скорости - были объединены, астрономы смогли определить, что для этих двух звезд транзитные объекты имеют массы, совместимые с массами такой гигантской планеты, как Юпитер.
Интересно, что обе новые планеты были обнаружены вокруг довольно удаленных звезд в галактике Млечный Путь, в направлении южного созвездия Карина. Для OGLE-TR-113 родительская звезда относится к типу F (немного горячее и массивнее Солнца) и расположена на расстоянии около 6000 световых лет. Орбитальная планета на 35% тяжелее, а ее диаметр на 10% больше, чем у Юпитера, самой большой планеты в Солнечной системе. Он вращается вокруг звезды один раз в 1,43 дня на расстоянии всего 3,4 млн. Км (0,0228 а.е.). В солнечной системе Меркурий находится в 17 раз дальше от Солнца. Температура поверхности этой планеты, которая, подобно Юпитеру, является газообразным гигантом, соответственно выше, возможно, выше 1800 ° C.
Расстояние до системы OGLE-TR-132 составляет около 1200 световых лет. Эта планета примерно такая же тяжелая, как Юпитер, и примерно на 15% больше (ее размер все еще остается неопределенным). Она вращается вокруг звезды K-карлика (более холодной и менее массивной, чем Солнце) один раз каждые 1,69 дня на расстоянии 4,6 миллиона км (0,0306 а.е.) Также эта планета должна быть очень горячей.
Новый класс экзопланет
С ранее найденным планетарным транзитным объектом OGLE-TR-56 [3], два новых объекта OGLE определяют новый класс экзопланет, все еще не обнаруженных в текущих обзорах радиальной скорости: планеты с чрезвычайно короткими периодами и соответственно малыми орбитами. Распределение орбитальных периодов для «горячих Юпитеров», обнаруженных по данным исследований радиальной скорости, кажется, падает ниже 3 дней, и ранее не было найдено ни одной планеты с орбитальным периодом короче, чем примерно 2,5 дня.
Существование трех планет OGLE теперь показывает, что «очень горячие Юпитеры» существуют, хотя они могут быть довольно редкими; вероятно, примерно один такой объект на каждые 2500-7000 звезд. Астрономы действительно озадачены тем, как планетным объектам удается оказаться на таких маленьких орбитах, так близко к их центральным звездам.
В отличие от метода радиальной скорости, который отвечает за подавляющее большинство обнаружений планет вокруг нормальных звезд, комбинация наблюдений за транзитом и радиальной скоростью позволяет определить истинную массу, радиус и, следовательно, среднюю плотность этих планет.
Большие ожидания
Два новых объекта удваивают количество экзопланет с известной массой и радиусом (три объекта OGLE плюс HD209458b, которые были обнаружены при радиальных исследованиях скорости, но для которых позже наблюдался фотометрический транзит). Новая информация о точных массах и радиусах необходима для понимания внутренней физики этих планет.
Комплементарность методов транзита и лучевой скорости теперь открывает путь к детальному изучению истинных характеристик экзопланет. Космические поиски планетарных транзитов - такие как миссии COROT и KEPLER - вместе с наземными наблюдениями за радиальной скоростью в будущем приведут к характеристике других миров, таких как наша Земля.
Источник: ESO News Release
