O echipă europeană de astronomi [1] a descoperit cea mai ușoară planetă cunoscută orbitând pe o altă stea decât soarele (un „exoplanet”).
Noul exoplanet orbitează steaua strălucitoare mu Arae situată în constelația sudică a Altarului. Este a doua planetă descoperită în jurul acestei stele și finalizează o revoluție deplină în 9,5 zile.
Cu o masă de numai 14 ori mai mare decât Pământul, noua planetă se află în pragul celor mai mari planete stâncoase posibile, ceea ce o face un posibil obiect de tip super-Pământ. Uranus, cea mai mică dintre planetele uriașe ale Sistemului Solar are o masă similară. Cu toate acestea, Uranus și noul exoplanet diferă atât de mult de distanța lor de steaua gazdă, încât formarea și structura lor sunt probabil diferite.
Această descoperire a fost posibilă prin precizia fără precedent a spectrografului HARPS pe telescopul de 3,6 m al ESO la La Silla, care permite măsurarea vitezei radiale cu o precizie mai bună de 1 m / s. Este o altă demonstrație clară a conducerii europene în domeniul cercetării exoplanetelor.
O mașină unică de vânătoare a planetei
De la prima detectare, în 1995, a unei planete din jurul stelei 51 Peg de Michel Mayor și Didier Queloz de la Observatorul de la Geneva (Elveția), astronomii au aflat că sistemul nostru solar nu este unic, întrucât au fost descoperite peste 120 de planete uriașe care orbitează alte stele. în mare parte prin sondaje cu viteză radială (a se vedea ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 și ESO PR 03/03).
Această metodă fundamentală de observație se bazează pe detectarea variațiilor vitezei stelei centrale, datorită schimbării direcției de tragere gravitațională dintr-un exoplanet (nevăzut) pe măsură ce orbitează steaua. Evaluarea variațiilor de viteză măsurate permite deducerea orbitei planetei, în special perioada și distanța de la stea, precum și o masă minimă [2].
Căutarea continuă a exoplanetelor necesită o instrumentare mai bună și mai bună. În acest context, ESO a preluat, fără îndoială, conducerea cu noul spectrograf HARPS (High Precision Radial Velocity Planet Searcher) al telescopului de 3,6 m la Observatorul ESO La Silla (vezi ESO PR 06/03). Ofertat în octombrie 2003 comunității de cercetare din țările membre ESO, acest instrument unic este optimizat pentru a detecta planetele pe orbită în jurul altor stele („exoplanete”) cu ajutorul unor măsurători exacte (radiale) ale vitezei cu o precizie inegalabilă de 1 metru pe secundă .
HARPS a fost construit de un consorțiu european [3] în colaborare cu ESO. Deja de la începutul funcționării sale, și-a demonstrat eficiența foarte ridicată. Comparativ cu CORALIE, un alt cunoscut spectrograf optimizat de vânătoare a planetelor instalat pe telescopul Swiss-Euler 1.2-m la La Silla (cf. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), timpii de observare tipici au fost reduse cu un factor de o sută și precizia măsurătorilor a fost crescută cu un factor zece.
Aceste îmbunătățiri au deschis noi perspective în căutarea planetelor extra-solare și au stabilit noi standarde în ceea ce privește precizia instrumentală.
Sistemul planetar din jurul mu Arae
Steaua mu Arae se află la aproximativ 50 de ani lumină. Această stea solară este situată în constelația sudică Ara (Altarul) și este suficient de strălucitoare (magnitudinea a 5-a) pentru a fi observată cu ochiul neajutat.
Mu Arae era deja cunoscut că adăpostește o planetă de dimensiune Jupiter, cu o perioadă orbitală de 650 de zile. Observațiile anterioare au sugerat și prezența altui însoțitor (o planetă sau o stea) mult mai departe.
Noile măsurători obținute de astronomi pe acest obiect, combinate cu date de la alte echipe confirmă această imagine. Dar, după cum afirmă Franée, Bouchy, membru al echipei: „Noile măsurători HARPS au confirmat ceea ce am crezut anterior că știm despre această stea, dar au arătat, de asemenea, că o planetă suplimentară pe orbita scurtă era prezentă. Și această nouă planetă pare a fi cea mai mică încă descoperită în jurul unei stele în afară de soare. Acest lucru face din mu Arae un sistem planetar foarte interesant. ”
Pe parcursul a 8 nopți din iunie 2004, mu Arae a fost observat în mod repetat și viteza sa radială măsurată de HARPS pentru a obține informații despre interiorul stelei. Această așa-numită tehnică de asteroism-seismologie (vezi ESO PR 15/01) studiază micile unde acustice care fac ca suprafața stelei să impulsioneze periodic în interior și în exterior. Cunoscând structura internă a stelei, astronomii au urmărit să înțeleagă originea cantității neobișnuite de elemente grele observate în atmosfera sa stelară. Această compoziție chimică neobișnuită ar putea oferi informații unice istoriei formării planetei.
Spune Nuno Santos, un alt membru al echipei: „Spre surprinderea noastră, analiza noilor măsurători a relevat o variație a vitezei radiale cu o perioadă de 9,5 zile în partea superioară a semnalului de oscilație acustică!”
Această descoperire a fost posibilă datorită numărului mare de măsurători obținute în timpul campaniei de asteroid-seimologie.
De la această dată, vedeta, care a făcut parte și din programul de sondaj al consorțiului HARPS, a fost monitorizată în mod regulat cu o strategie atentă de observare pentru a reduce „zgomotul seismic” al stelei.
Aceste date noi au confirmat atât amplitudinea, cât și periodicitatea variațiilor de viteză radială găsite în cele 8 nopți de iunie. Astronomii au rămas cu o singură explicație convingătoare la acest semnal periodic: o a doua planetă orbitează mu Arae și realizează o revoluție deplină în 9,5 zile.
Dar aceasta nu a fost singura surpriză: din amplitudinea vitezei radiale, adică mărimea vobulului indus de atragerea gravitațională a planetei pe stea, astronomii au derivat o masă pentru planeta de doar 14 ori mai mare decât masa Pământului. ! Este vorba despre masa lui Uranus, cea mai mică dintre planetele uriașe din sistemul solar.
Prin urmare, noul exoplanet stabilește un nou record pe cea mai mică planetă descoperită în jurul unei stele de tip solar.
La graniță
Masa acestei planete o plasează la granița dintre planetele (stâncoase) asemănătoare pământului și planetele gigant.
Întrucât modelele de formare planetară actuale sunt încă departe de a fi în măsură să explice toată diversitatea uimitoare observată în rândul planetelor extrasolare descoperite, astronomii nu pot decât să speculeze asupra adevăratei naturi a obiectului prezent. În actuala paradigmă a formării planetei uriașe, un nucleu este format mai întâi prin acumularea de „planetesimale” solide. Odată ce acest nucleu ajunge la o masă critică, gazul se acumulează într-un mod „fugit” și masa planetei crește rapid. În cazul de față, este puțin probabil ca această etapă ulterioară să se fi întâmplat, deoarece altfel planeta ar fi devenit mult mai masivă. Mai mult, modelele recente au arătat că migrația scurtează timpul de formare, este puțin probabil ca obiectul actual să fi migrat pe distanțe mari și să rămână cu o masă atât de mică.
Prin urmare, acest obiect este probabil o planetă cu un miez stâncos (și nu un gheață) înconjurat de un mic (de ordinul unei zecimi din masa totală) plic gazos și, prin urmare, s-ar califica drept „super-Pământ”.
Perspective suplimentare
Consorțiul HARPS, condus de Michel Mayor (Observatorul de la Geneva, Elveția), a primit 100 de nopți de observare pe an, pe parcursul unei perioade de 5 ani, la telescopul 3,6 m ESO pentru a efectua una dintre cele mai ambițioase căutări sistematice de exoplanete puse în aplicare până acum. la nivel mondial. În acest scop, consorțiul măsoară în mod repetat viteze de sute de stele care pot adăposti sisteme planetare.
Detectarea acestei noi planete ușoare după mai puțin de un an de funcționare demonstrează potențialul remarcabil al HARPS pentru detectarea planetelor stâncoase pe orbitele scurte. Analizele ulterioare arată că performanțele obținute cu HARPS fac posibilă detectarea marilor planete „telurice” cu doar de câteva ori masa Pământului. O astfel de capacitate este o îmbunătățire majoră în comparație cu sondajele din trecut. Detectarea unor astfel de obiecte stâncoase întărește interesul detectărilor de tranzit viitoare din spațiu cu misiuni precum COROT, Eddington și KEPLER, care vor putea măsura raza lor.
Mai multe informatii
Cercetarea descrisă în acest comunicat de presă a fost trimisă spre publicare la revista de astrofizică „Astronomy and Astrophysics”. O preimprimare este disponibilă ca fișier postscript la http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
notițe
[1]: Echipa este formată din Nuno Santos (Centro de Astronomie și Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portugalia), Franța ochi Bouchy și Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marsilia, Franța), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, St-Phane Udry și Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Elveția), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, Franța), Gaspare Lo Curto și Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Franța), Willy Benz și Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? T Bern, Elveția) și Jean-Louis Bertaux (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Paris, Franța) .
[2] O limitare fundamentală a metodei vitezei radiale este necunoscuta înclinării orbitei planetare care permite doar determinarea unei limite de masă inferioară pentru planetă. Cu toate acestea, considerațiile statistice indică faptul că, în majoritatea cazurilor, adevărata masă nu va fi cu mult mai mare decât această valoare. Unitățile de masă pentru exoplanetele utilizate în acest text sunt 1 masă Jupiter = 22 mase Uranus = 318 mase de pământ; 1 masă Uranus = 14,5 mase de pământ.
[3] HARPS a fost proiectat și construit de un consorțiu internațional de institute de cercetare, condus de Observatoire de Genova (Elveția) și care include Observatoire de Haute-Provence (Franța), Physikalisches Institut der Universit Bern (Elveția), Serviciul d'Aeronomie (CNRS, Franța), precum și ESO La Silla și ESO Garching.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
