Konstillustration av en planet som kretsar runt en mycket ung, aktiv stjärna. Bildkredit: UFL. Klicka för att förstora.
Astronomer har upptäckt en planet som kretsar runt en mycket ung stjärna nästan 100 ljusår bort med hjälp av ett relativt litet, offentligt tillgängligt teleskop med turboladdning med ett nytt planetfyndningsinstrument.
Bråket antyder att astronomer har hittat ett sätt att dramatiskt påskynda takten på jakten på planeter utanför vårt solsystem.
"Under de senaste två decennierna har astronomer sökt efter 3 000 stjärnor efter nya planeter," sade Jian Ge, professor i astronomi vid University of Florida. ”Vår framgång med detta nya instrument visar att vi snart kommer att kunna söka stjärnor mycket snabbare och billigare? kanske så många som ett par hundra tusen stjärnor under de kommande två decennierna. ”
Ge och kollegor vid University of Florida, Tennessee State University, Institute of Astrophysics på Spaniens Kanarieöarna, Pennsylvania State University och University of Texas presenterade sina resultat i dag vid American Astronomical Societys årsmöte i Washington, D.C.
Deras arbete är delvis viktigt på grund av vad astronomerna fann? en planet, minst hälften så massiv som Jupiter, som kretsar runt en stjärna bara 600 miljoner år gammal. Det är mycket ungt jämfört med till exempel solens 5 miljarder år.
"Detta är en av de yngsta stjärnorna som någonsin har identifierats med en planetkamrat," sade Ge. Kanske mer betydelsefullt, instrumentet som används för att hitta planeten pekar vägen mot en mycket mer tillgänglig metod för att hitta andra? inklusive de som kan stödja livet.
Planeter utanför vårt solsystem är vanligtvis överbelastade av ljuset från sina stjärnor, vilket gör det svårt att observera dem visuellt. På 1990-talet började astronomer använda en mätningsteknik som kallas Doppler radiell hastighet för att upptäcka planeter genom att observera wobble i en stjärna som induceras på gravitationsnivå av en kretsande planet.
Denna teknik, som har upptäckt det stora flertalet av de 160 hittills existerande planeterna, fungerar genom att jaga genom spektrumet av stjärnljus för de subtila Doppler-förskjutningarna som uppstår när stjärnan och planeten rör sig mot och bort från deras gemensamma masscentrum . Instrumentet i hjärtat av denna teknik är vanligtvis en spektrograf, men detta instrument är problematiskt.
"Ett stort problem med spektrografer är att de bara samlar in en liten procentandel fotoner från målkällan, vilket innebär att de bara är användbara för att söka efter avlägsna planeter när de monteras på relativt stora teleskoper," sade Ge.
Astronomernas nya instrument, Exoplanet Tracker eller ET, eliminerar detta problem genom att byta spektrografen med en interferometer, en enhet som kan göra mer exakta mätningar av radiell hastighet. Tester visar att interferometern kan fånga upp till 20 procent av tillgängliga fotoner, vilket gör instrumentet mycket kraftfullare, vilket öppnar dess användning för avlägsen planetjakt till mindre teleskop.
Till en utvecklingskostnad på cirka 200 000 dollar är den interferometerutrustade ET också mycket billigare än jämförbara spektrografer, som kostar mer än 1 miljon dollar. Och på cirka 4 fot lång, 2 fot bred och väger cirka 150 kilo är den lättare och mindre. Instrumentet är baserat på ett koncept som först föreslogs 1997 av Lawrence Livermore National Lab-fysiker David Erskine.
Astronomerna använde Exoplanet Tracker på den speciella 0,9 meter Coud? matningssystem inom National Science Foundation: s 2,1-meters teleskop vid Kitt Peak National Observatory nära Tucson, Ariz.
Precis som radialhastighetsinstrument utrustade med spektrografer kan ET-instrumentet i sin nuvarande form bara söka efter ett objekt i taget. Men Ge: s team har visat att det kan jaga efter planeter runt flera stjärnor samtidigt? ett viktigt element i dess ökade verktyg. Teamet arbetar med en version som kan kartlägga så många som 100 stjärnor samtidigt.
Exoplanet Tracker kommer att användas nästa vår för en testplanetundersökning på Sloan Digital Sky Survey 2,5 meter bredfältsteleskop vid Apache Point Observatory i New Mexico. Det nya instrumentet finansieras med ett bidrag på $ 875 000 från W.M. Keck Foundation. En mycket mer ambitiös, långsiktig undersökning är i planeringsstadierna.
Kitt Peak Coud? matteleskop som Ge och kollegor brukade för att upptäcka den nya planeten har en 0,9 meter spegel på ett högt torn, en spegel som leder inkommande stjärnljus in i ett observationsrum i basen på det 2,1 meters teleskopet. Standardspektrografen i anläggningen fyller rummet? medan ET upptar ett litet hörn.
Den nya planeten är den mest avlägset hittade med Doppler-tekniken med en teleskopspegel som är mindre än 1 meter stor. Det finns hundratals sådana teleskoper världen över, jämfört med bara en handfull av de större 2- och 3-meters teleskop som oftast används för att hitta planeten? teleskop som tenderar att vara i extremt hög efterfrågan och svåra att komma åt.
"Dessa mindre teleskop är relativt billiga och relativt tillgängliga," sade Ge, "så du kan ofta få tillgång till många dussintals nätter på dem om du har ett lovande förslag."
Kitt Peak National Observatory är en del av National Optical Astronomy Observatory, Tucson, Ariz., Som drivs av Association of Universities for Research in Astronomy Inc., under ett samarbetsavtal med National Science Foundation.
"Det här är första gången en planet upptäcks med ett offentligt finansierat teleskop vid U.S.A.s nationella observatorium," säger Buell Jannuzi, tillförordnad chef för Kitt Peak National Observatory. "Vi är mycket glada över att det bredare samhället av astronomer runt om i världen kommer att kunna föreslå att använda det enda objektet Exoplanet Tracker-instrumentet vid Kitt Peak för att genomföra sina egna forskningsprogram, som börjar hösten 2006."
Som sagt är det aldrig lätt att upptäcka nya planeter.
I det senaste fyndet gick astronomerna mycket åt för att se till att de faktiskt "såg" en planet. Det beror på att stjärnan, som har cirka 80 procent av massan av vår sol, behåller mycket av sin ungdomliga rotationshastighet, vilket gör att den kan generera starka magnetfält och tillhörande mörka stjärnfläckar. Dessa liknar de magnetiskt genererade solfläckarna i vår egen sol, och de kan härma närvaron av en planet i omloppsbana runt stjärnan.
För att kontrollera mot denna möjlighet, observerade Greg Henry, en astronom i Tennessee State, stjärnan med ett automatiserat teleskop i Arizona och fann att stjärnan förändrade sin ljusstyrka när den roterar.
"Mina observationer avslöjar en rotationsperiod på cirka 12 dagar för stjärnan," sa Henry. "Således, om den planetära omloppsperioden verkligen är mindre än fem dagar, kan de mörka fläckarna som roterar runt på ytan av stjärnan var 12: e dag inte orsaka en plan falskt utseende."
Den nyligen upptäckta planeten ligger i riktning mot konstellationen Jungfrun och fullbordar sin omloppsbana på mindre än fem dagar, vilket betyder att den kretsar mycket nära sin moderstjärna och är mycket het. Det betyder att det är för nära stjärnan att ligga inom den "bebodliga zonen" där livet är möjligt.
Ursprungskälla: UFL News Release
