Bildkredit: ESA
Astronomer från University of Texas i Austin tror att de har kommit fram till ett billigt sätt att söka efter extrasolära planeter. Även om processen sannolikt kommer att förstöra de inre planeterna, kommer de yttre planeterna troligen att förbli i bana runt stjärnan. Det är känt att dessa vita dvärgar pulserar med en specifik hastighet, så allvarligheten hos en planet som rör sig runt stjärnan borde påverka denna puls med en minutmängd som borde kunna upptäckas av billiga jordbaserade teleskoper.
University of Texas vid Austin astronomer har uppfunnit en billig metod för att avgöra om andra solsystem som våra egna finns.
Bland de över 100 stjärnor som nu är kända för att ha planeter har astronomer hittat få system som liknar våra. Det är okänt om detta beror på tekniska begränsningar eller om vårt system verkligen är en sällsynt konfiguration. McDonald-observatoriets astronomer? den nya sökmetoden använder ett teleskop med depression-era som är parat med dagens teknik.
Astronomer Don Winget och Edward Nather, doktorander Fergal Mullally och Anjum Mukadem och kollegor letar efter "resterna" av solsystem som vårt. Deras metod söker efter bitarna i ett sådant solsystem efter att dess stjärna har dött genom att utnyttja ett drag av forntida, utbrända solar som kallas "vita dvärgar."
University of Texas astronomer Bill Cochran och Ted von Hippel är också inblandade, tillsammans med S.O. Kepler of Brazil's Universidade Federal de Rio Grande dol Sul and Antonio Kanaan of Brazil's Universidade Federal de Santa Catarina.
Astronomer vet att när solliknande stjärnor använder upp sitt kärnbränsle, kommer deras yttre lager att expandera och stjärnan blir en "röd jätte" stjärna. När detta händer med solen, på cirka fem miljarder år, förväntar de sig att det kommer att svälja Merkurius och Venus, kanske inte riktigt når jorden. Då kommer solen att blåsa av sina yttre lager och kommer att existera i några tusen år som en vacker, otäck planetplan. Solens kvarvarande kärna kommer då att vara en vit dvärg, ett tätt, dimmande cinder ungefär jordens storlek. Och, viktigast av allt, kommer den troligen fortfarande att kretsas av de yttre planeterna i vårt solsystem.
När ett solliknande system når detta tillstånd kan Wingets team kanske hitta det. Deras metod är baserad på mer än tre decennier av forskning om variationer (dvs. förändringar i ljusstyrka) hos vita dvärgar. I början av 1980-talet upptäckte astronomer från University of Texas att vissa vita dvärgar varierar, eller "pulserar", i regelbundna skurar. På senare tid upptäckte Winget och kollegor att ungefär en tredjedel av dessa pulserande vita dvärgar (PWD) är mer tillförlitliga tidtagare än atomklockor och de flesta millisekund pulsarer.
Dessa pulsationer är nyckeln till att upptäcka planeter. Planeter som kretsar runt en stabil PWD-stjärna kommer att påverka observationer av dess tidtagning, och verkar orsaka periodiska variationer i mönstret för pulser som kommer från stjärnan. Det är för att planeten som kretsar kring PWD drar stjärnan runt när den rör sig. Förändringen i avståndet mellan stjärnan och jorden kommer att ändra den tid det tar för ljuset från pulseringarna att nå jorden. Eftersom pulserna är mycket stabila kan astronomer beräkna skillnaden mellan den observerade och förväntade ankomsttiden för pulserna och härleda planetens närvaro och egenskaper. (Den här metoden liknar den som användes i upptäckterna av de så kallade "pulsarplaneterna." Skillnaden är att pulsarpartnerna inte tros ha bildats med sina stjärnor, utan först efter att dessa stjärnor exploderade i supernovaer.)
”Denna sökning kommer att vara känslig för vita dvärgar som ursprungligen var mellan en och fyra gånger så massiva som solen, och borde kunna upptäcka planeter inom två till 20 AU från sin moderstjärna. Detta betyder att vi kommer att undersöka oss inom den bebodda zonen för några stjärnor, ”sa Winget. (En AU eller en astronomisk enhet är avståndet mellan Jorden och solen.) ”I grund och botten är det lätt att upptäcka Jupiter på Jupiters avstånd med den här tekniken. Det är anka soppa, ”sa han.
Lätt, men inte snabbt. Yttre planeter, som kretsar runt sina stjärnor på stora avstånd, kan ta mer än ett decennium för att slutföra en bana. Därför kan det ta många års observationer för att definitivt upptäcka en planet som kretsar kring en vit dvärg.
"Du måste leta länge efter en hel bana," sa Winget. ”En halv bana eller en tredjedel av en bana kommer att berätta för oss att det händer något där. Men för en planet på Jupiters avstånd är en halv bana fortfarande sex år. ” Winget tillade att för denna metod, “upptäcker Jupiter på Uranus? avståndet är lättare, men tar ännu längre tid. ”
För PWD-planetsökning skapade Nather ett specialiserat nytt instrument för McDonald Observatory? S 2,1-meter Otto Struve Telescope. Han och Mukadam designade och byggde instrumentet, kallad Argos, för att mäta mängden ljus som kommer från målstjärnor. Specifikt är Argos en "CCD-fotometer"? en fotonräknare som använder en laddningskopplad enhet för att spela in bilder. Argos ligger på det främsta fokuset för Struve Telescope och har ingen annan optik än teleskopets 2,1 meter primära spegel. Kopior av Argos byggs nu på andra observatorier runt om i världen.
Mullally fortsätter sökningen efter planeter runt vita dvärgar med Argos på Struve-teleskopet. Han har 22 målstjärnor, varav de flesta identifierades genom Sloan Digital Sky Survey. När teamet hittar lovande planetkandidater med Argos kommer de att följa upp med 9,2 meter Hobby-Eberly Telescope (HET) vid McDonald Observatory.
"Om vi hittar stora planeter som kretsar runt på stora avstånd, är det en bra ledtråd att det kan finnas mindre planeter närmare i. I så fall, vad du gör är att dunka bort mot det målet med det största teleskopet du har tillgång till," sa Winget . HET kommer att möjliggöra en mer exakt tidtagning av PWD: s pulser och därmed kunna fastställa mindre planeter.
Denna sökning kommer att kunna studera typer av stjärnor som inte kan studeras med doppler-spektroskopimetoden? den mest framgångsrika planetsökningsmetoden hittills? Sa Winget. På grund av idiosynkrasier i sammansättningen av solliknande stjärnor är dopplerspektroskopimetoden inte särskilt känslig när det gäller att leta efter planeter runt stjärnor som är dubbelt så massiva som solen. Ungefär hälften av stjärnorna i Wingets studie kommer att vara vita dvärgar som ursprungligen var dessa typer av stjärnor. Av denna anledning kan PWD-studien vid McDonald vara ett instrument för att söka och utvärdera mål och iaktta strategier för NASA-rymduppdrag som planeras under de kommande två decennierna, särskilt Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder och Kepler rymdskepp.
Denna forskning finansieras av ett bidrag från NASA Origins samt ett bidrag från Advanced Research Project från staten Texas. Genom finansiering från Texas Higher Education Agency har två gymnasieelever (Donna Slaughter of Stony Point High School i Round Rock, Texas och Chris Cotter från Lanier High School i Austin) varit direkt involverade i denna forskning. Planer pågår nu för att utvidga detta engagemang till andra lärare och studenter i sina klassrum genom att föra vetenskapen, forskarna och observatoriet direkt in i klassrummet med hjälp av Internet. Cotter och hans kollegor på Lanier High School är involverade i Mullally för att testa detta koncept.
Originalkälla: McDonald Observatory News Release
