Εικονογράφηση καλλιτέχνη του βραχώδους πλανήτη γύρω από τον M νάνο Gliese 876. Πιστωτική εικόνα: NSF. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Κάνοντας ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην αναζήτηση πλανητών που μοιάζουν με τη Γη πέρα από το δικό μας ηλιακό σύστημα, μια ομάδα αστρονόμων ανακοίνωσε την ανακάλυψη του μικρότερου εξωηλιακού πλανήτη που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα. Περίπου επτάμισι φορές μεγαλύτερη από τη Γη, με περίπου διπλάσια ακτίνα, μπορεί να είναι ο πρώτος βραχώδης πλανήτης που βρέθηκε ποτέ σε τροχιά γύρω από ένα κανονικό αστέρι που δεν διαφέρει πολύ από τον Ήλιο μας.
Και οι σχεδόν 150 άλλοι εξωηλιακόι πλανήτες που ανακαλύφθηκαν μέχρι σήμερα γύρω από κανονικά αστέρια ήταν μεγαλύτεροι από τον Ουρανό, έναν πάγο γίγαντα περίπου 15 φορές τη μάζα της Γης.
«Συνεχίζουμε να πιέζουμε τα όρια αυτού που μπορούμε να ανιχνεύσουμε και πλησιάζουμε όλο και πιο κοντά στην εύρεση Γης», δήλωσε το μέλος της ομάδας Steven Vogt, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ.
?Τα σημερινά αποτελέσματα είναι ένα σημαντικό βήμα προς την απάντηση σε ένα από τα πιο βαθιά ερωτήματα που μπορεί να θέσει η ανθρωπότητα: Είμαστε μόνοι μας στο σύμπαν; είπε ο Μάικλ Τέρνερ, επικεφαλής της Διεύθυνσης Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών στο Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το οποίο παρείχε μερική χρηματοδότηση για την έρευνα.
Η πρόσφατα ανακαλυφθείσα ?super-Earth? περιφέρεται γύρω από το αστέρι Gliese 876, που βρίσκεται μόλις 15 έτη φωτός μακριά προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Υδροχόου. Αυτό το αστέρι διαθέτει επίσης δύο μεγαλύτερους πλανήτες στο μέγεθος του Δία. Ο νέος πλανήτης περιστρέφεται γύρω από το αστέρι σε μόλις δύο ημέρες και είναι τόσο κοντά στην επιφάνεια του άστρου που η θερμοκρασία του πιθανότατα ξεπερνά τους 400 έως 750 βαθμούς Φαρενάιτ (200 έως 400 βαθμούς Κελσίου); θερμοκρασίες που μοιάζουν με φούρνου είναι πολύ καυτές για ζωή καθώς εμείς το γνωρίζω.
Ωστόσο, η ικανότητα ανίχνευσης της μικροσκοπικής ταλάντωσης που προκαλεί ο πλανήτης στο αστέρι δίνει στους αστρονόμους τη σιγουριά ότι θα είναι σε θέση να ανιχνεύσουν ακόμη μικρότερους βραχώδεις πλανήτες σε τροχιές πιο φιλόξενες για τη ζωή.
«Αυτός είναι ο μικρότερος εξωηλιακός πλανήτης που έχει ανιχνευθεί μέχρι σήμερα και ο πρώτος μιας νέας κατηγορίας βραχωδών επίγειων πλανητών», δήλωσε το μέλος της ομάδας Paul Butler του Ινστιτούτου Carnegie της Ουάσιγκτον. «Είναι σαν τον μεγαλύτερο ξάδερφο της Γης».
Η ομάδα μετρά μια ελάχιστη μάζα για τον πλανήτη 5,9 μαζών Γης, που περιστρέφεται γύρω από το Gliese 876 με περίοδο 1,94 ημερών σε απόσταση 0,021 αστρονομικών μονάδων (AU), ή 2 εκατομμυρίων μιλίων.
Αν και η ομάδα δεν έχει άμεση απόδειξη ότι ο πλανήτης είναι βραχώδης, η χαμηλή μάζα του τον αποκλείει από το να διατηρεί αέριο όπως ο Δίας. Τρεις άλλοι υποτιθέμενοι βραχώδεις πλανήτες έχουν αναφερθεί, αλλά περιφέρονται γύρω από ένα πάλσαρ, το πτώμα ενός αστέρα που αναβοσβήνει.
«Αυτός ο πλανήτης απαντά σε μια αρχαία ερώτηση», είπε ο επικεφαλής της ομάδας Τζέφρι Μάρσι, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. «Πριν από 2.000 και πλέον χρόνια, οι Έλληνες φιλόσοφοι Αριστοτέλης και Επίκουρος διαφωνούσαν για το αν υπήρχαν άλλοι πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη. Τώρα, για πρώτη φορά, έχουμε στοιχεία για έναν βραχώδη πλανήτη γύρω από ένα κανονικό αστέρι».
Ο Marcy, ο Μπάτλερ, ο θεωρητικός αστρονόμος Jack Lissauer της NASA/Ames Research Center και ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Eugenio J. Rivera του Παρατηρητηρίου του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια/Lick Observatory στο UC Santa Cruz παρουσίασαν τα ευρήματά τους σήμερα (Δευτέρα, 13 Ιουνίου) κατά τη διάρκεια ενός Τύπου συνέδριο στο NSF στο Arlington, Va.
Η έρευνά τους, που διεξήχθη στο Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη, υποστηρίχθηκε από την NSF, την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Ινστιτούτο Carnegie της Ουάσιγκτον.
Μια εργασία που περιγράφει λεπτομερώς τα αποτελέσματα έχει υποβληθεί στο The Astrophysical Journal. Συν-συγγραφείς στην εργασία είναι ο Steven Vogt και ο Gregory Laughlin του Παρατηρητηρίου Lick στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz. Debra Fischer του Κρατικού Πανεπιστημίου του Σαν Φρανσίσκο. και Timothy M. Brown του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικής Έρευνας του NSF στο Boulder του Κολοράντο.
Το Gliese 876 (ή GJ 876) είναι ένα μικρό, κόκκινο αστέρι γνωστό ως M νάνος; ο πιο κοινός τύπος αστεριών στον γαλαξία. Βρίσκεται στο Αστερισμός Υδροχόου , και, με περίπου το ένα τρίτο της μάζας του ήλιου, είναι το μικρότερο αστέρι γύρω από το οποίο έχουν ανακαλυφθεί πλανήτες. Ο Μπάτλερ και η Μάρσι εντόπισαν τον πρώτο πλανήτη εκεί το 1998. αποδείχθηκε ότι ήταν ένας γίγαντας αερίων περίπου διπλάσια από τη μάζα του Δία. Στη συνέχεια, το 2001, ανέφεραν έναν δεύτερο πλανήτη, έναν άλλο γίγαντα αερίου περίπου τη μισή μάζα του Δία. Και οι δύο βρίσκονται σε τροχιές συντονισμού, ο εξωτερικός πλανήτης χρειάζεται 60 ημέρες για να κάνει τροχιά γύρω από το αστέρι, διπλάσια από την περίοδο του εσωτερικού γιγάντιου πλανήτη.
Ο Lissauer και ο Rivera ανέλυσαν δεδομένα Keck στο σύστημα Gliese 876 προκειμένου να μοντελοποιήσουν τις ασυνήθιστες κινήσεις των δύο γνωστών πλανητών και πριν από τρία χρόνια είχαν την ιδέα ότι μπορεί να υπάρχει ένας μικρότερος, τρίτος πλανήτης σε τροχιά γύρω από το αστέρι. Στην πραγματικότητα, αν δεν είχαν λάβει υπόψη την συντονισμένη αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο γνωστών πλανητών, δεν θα είχαν δει ποτέ τον τρίτο πλανήτη.
«Είχαμε ένα μοντέλο για τους δύο πλανήτες που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αλλά όταν εξετάσαμε τη διαφορά μεταξύ του μοντέλου των δύο πλανητών και των πραγματικών δεδομένων, βρήκαμε μια υπογραφή που θα μπορούσε να ερμηνευτεί ως τρίτος πλανήτης», είπε ο Lissauer.
Ένα μοντέλο τριών πλανητών έδινε σταθερά καλύτερη προσαρμογή στα δεδομένα, πρόσθεσε ο Rivera. «Αλλά επειδή το σήμα από αυτόν τον τρίτο πλανήτη δεν ήταν πολύ ισχυρό, ήμασταν πολύ προσεκτικοί σχετικά με την ανακοίνωση ενός νέου πλανήτη μέχρι να έχουμε περισσότερα δεδομένα», είπε.
Οι πρόσφατες βελτιώσεις στο φασματόμετρο υψηλής ανάλυσης (HIRES) του τηλεσκοπίου Keck παρείχαν κρίσιμα νέα δεδομένα. Ο Vogt, ο οποίος σχεδίασε και κατασκεύασε το HIRES, συνεργάστηκε με το τεχνικό προσωπικό στα UC Observatories/Lick Observatory Laboratories στο UC Santa Cruz για την αναβάθμιση των ανιχνευτών CCD (συσκευή σύζευξης φορτίου) του φασματόμετρου τον περασμένο Αύγουστο.
«Τα δεδομένα υψηλότερης ακρίβειας από τα αναβαθμισμένα HIRES μας δίνουν εμπιστοσύνη σε αυτό το αποτέλεσμα», είπε ο Μπάτλερ.
Η ομάδα έχει τώρα πειστικά στοιχεία για τον πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά πολύ κοντά στο αστέρι, σε απόσταση περίπου 10 αστρικών ακτίνων. Αυτό είναι λιγότερο από το ένα δέκατο του μεγέθους της τροχιάς του Ερμή στο ηλιακό μας σύστημα.
«Σε μια τροχιά δύο ημερών, είναι περίπου 200 βαθμοί Κελσίου πολύ ζεστό για υγρό νερό», είπε ο Μπάτλερ. «Αυτό τείνει να μας οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι η πιο πιθανή σύνθεση αυτού του πράγματος μοιάζει με τους εσωτερικούς πλανήτες αυτού του ηλιακού συστήματος; ένας βράχος από νικέλιο, ένας βραχώδης πλανήτης, ένας επίγειος πλανήτης».
«Η μάζα του πλανήτη θα μπορούσε εύκολα να συγκρατηθεί σε μια ατμόσφαιρα», σημείωσε ο Laughlin, επίκουρος καθηγητής αστρονομίας στο UC Santa Cruz. «Θα εξακολουθεί να θεωρείται βραχώδης πλανήτης, πιθανότατα με πυρήνα σιδήρου και μανδύα πυριτίου. Θα μπορούσε να έχει ακόμη και ένα πυκνό στρώμα ατμού νερού. Νομίζω ότι αυτό που βλέπουμε εδώ είναι κάτι που είναι ενδιάμεσο ανάμεσα σε έναν αληθινό επίγειο πλανήτη όπως η Γη και μια καυτή εκδοχή των γιγάντων του πάγου Ουρανού και Ποσειδώνα».
Σε συνδυασμό με βελτιωμένο λογισμικό υπολογιστή, οι νέοι ανιχνευτές CCD (συσκευή συζευγμένης φόρτισης) που σχεδιάστηκαν από αυτήν την ομάδα για το φασματόμετρο HIRES του Keck μπορούν τώρα να μετρήσουν την ταχύτητα Doppler ενός αστεριού εντός ενός μέτρου ανά δευτερόλεπτο; ανθρώπινη ταχύτητα περπατήματος; αντί της προηγούμενης ακρίβειας των τριών μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η βελτιωμένη ευαισθησία θα επιτρέψει στην ομάδα κυνηγιού πλανητών να ανιχνεύσει τη βαρυτική επίδραση ενός πλανήτη που μοιάζει με τη Γη εντός της κατοικήσιμης ζώνης των αστέρων νάνων M όπως το Gliese 876.
«Πιέζουμε ένα εντελώς νέο καθεστώς στο Keck για να επιτύχουμε ακρίβεια ενός μέτρου ανά δευτερόλεπτο, τριπλάσια της παλιάς μας ακρίβειας, που θα μας επιτρέψει επίσης να δούμε πλανήτες μάζας της Γης γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο μέσα στα επόμενα χρόνια», είπε ο Μπάτλερ.
«Η ομάδα μας στο UC Santa Cruz και το Παρατηρητήριο Lick έχει κάνει τεράστιο όγκο οπτικών και τεχνικών εργασιών και ανιχνευτών για να κάνει το τηλεσκόπιο Keck έναν κυνηγό βραχωδών πλανητών, το καλύτερο στον κόσμο», πρόσθεσε η Marcy.
Ο Lissauer είναι επίσης ενθουσιασμένος από ένα άλλο κατόρθωμα που αναφέρεται στην εργασία που υποβλήθηκε στο περιοδικό. Για πρώτη φορά, αυτός, ο Ριβέρα και ο Λάφλιν προσδιόρισαν την κλίση της οπτικής γωνίας της τροχιάς του αστρικού συστήματος αποκλειστικά από την παρατηρούμενη ταλάντευση Doppler του άστρου. Χρησιμοποιώντας δυναμικά μοντέλα για το πώς αλληλεπιδρούν οι δύο πλανήτες μεγέθους Δία, μπόρεσαν να υπολογίσουν τις μάζες των δύο γιγάντιων πλανητών από τα παρατηρούμενα σχήματα και τους ρυθμούς μετάπτωσης των οβάλ τροχιών τους. Η μετάπτωση είναι η αργή στροφή του μακρού άξονα της ελλειπτικής τροχιάς ενός πλανήτη.
Έδειξαν ότι το τροχιακό επίπεδο έχει κλίση 40 μοίρες στη γραμμή όρασής μας. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να υπολογίσει την πιο πιθανή μάζα του τρίτου πλανήτη ως επτάμισι μάζες γης.
«Υπάρχει πιο δυναμική μοντελοποίηση που εμπλέκεται σε αυτή τη μελέτη από οποιαδήποτε προηγούμενη μελέτη, πολύ περισσότερο», είπε ο Lissauer.
Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει να παρατηρεί το αστέρι Gliese 876, αλλά είναι πρόθυμη να βρει άλλους επίγειους πλανήτες μεταξύ των 150 ή περισσότερων M νάνων πλανητών που παρατηρούν τακτικά με τον Keck.
«Μέχρι στιγμής δεν βρίσκουμε σχεδόν κανέναν πλανήτη μάζας του Δία μεταξύ των νάνων αστέρων M που παρατηρούσαμε, κάτι που υποδηλώνει ότι, αντί αυτού, θα υπάρχει ένας μεγάλος πληθυσμός πλανητών μικρότερης μάζας», σημείωσε ο Μπάτλερ.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων του Ινστιτούτου Carnegie