Artistillustration av den steniga planeten runt M-dvärgen Gliese 876. Bildkredit: NSF. Klicka för att förstora.
I landruset som kallas extrasolar planetjakt annonseras den mest värdefulla fastigheten som "jordliknande." På måndagen den 13 juni tävlade forskare för att plantera sin flagga på en brinnande stenhund som kretsar kring en röd stjärna.
Denna nyupptäckta planet är ungefär sju gånger jordens massa och därför är den minsta extrasolära planeten som kretsar kring en huvudsekvens, eller "dvärg" -stjärna (stjärnor, som vår sol, som bränner väte).
Det finns ännu mindre planeter som är kända för att existera bortom vårt solsystem, men de har olyckan att omringa pulsars, de snabbt snurrande skalarna av döende stjärnor. Sådana planeter anses inte vara avlägsna att bebyggas på grund av den intensiva strålningen som avges av pulsars.
Planeter som är tio jordmassor eller mindre tros vara steniga, medan mer massiva planeter är förmodligen gasformiga, eftersom deras starkare gravitation innebär att de samlar in och behåller mer gas under planetbildning. 155 extrasolära planeter har hittats hittills, men de flesta av dem har massor som är mer jämförbara med gasformig Jupiter än stenig jord (Jupiter är 318 gånger jordens massa).
Även om denna nya planet marknadsförs som jordliknande på grund av dess relativt låga massa, skulle jordgubbar inte vill hyra ett hus där snart. För en sak skulle huset smälta. Yttemperaturerna som beräknas för denna planet - 200 till 400 grader Celsius (400 till 750 grader Fahrenheit) beror på planetens kyssande nära avstånd från stjärnan.
Planeten ligger bara 0,021 AU från stjärnan Gliese 876 (1 AU är avståndet mellan jorden och solen) och fullbordar en bana på mindre än två jorddagar. Den närmaste planeten till solen i vårt eget solsystem - flammande heta Merkurius - är nästan 20 gånger längre bort, och kretsar runt cirka 0,4 AU.
"Eftersom planeten befinner sig i en två-dagars bana, värms den till ugnsliknande temperaturer, så vi förväntar oss inte liv", säger forskargruppsmannen Paul Butler från Carnegie-institutionen i Washington.
I vårt solsystem är den bebodda zonen - det tempererade området där vatten kan existera som en vätska på en planets yta - ungefär 0,95 till 1,37 AU, eller mellan banorna mellan Venus och Mars. Stjärnan Gliese 876 är ungefär 600 gånger mindre ljus än vår sol, så den föreslagna bebodda zonen är mycket närmare i, ungefär mellan 0,06 och 0,22 AU.
Vid 0,021 AU är den nya planeten för nära stjärnan för att befinna sig i den beboelige zonen, och den utsätts också för större mängder högenergistrålning som ultraviolett ljus och röntgenstrålar. Medan röda dvärgar som Gliese 876 avger lägre UV-nivåer än stjärnor som vår sol, avger de våldsamma röntgenstrålningar.
En annan komplikation från en så nära bana är att planeten kan vara tidigt låst, med samma sida av planeten alltid vänd mot stjärnan. Såvida det inte finns en väsentlig atmosfär för att distribuera värme, kommer den ena sidan av planeten att vara överkokt medan den andra förblir kallt.
Gliese 876 tros vara ungefär 11 miljarder år gammal, vilket gör den mer än dubbelt så gammal som vår sol. Men på något sätt är Gliese en tonåring till vår sol medelålders vuxna. G-klass stjärnor som vår sol lever cirka 10 miljarder år, medan M-klass röda dvärgar tros leva i 100 miljarder år (äldre än universumets ålder!).
Vetenskapsteammedlem Geoff Marcy från University of California, Berkeley, säger att M-stjärnor tar lång tid att svalka sig och krympa ner till deras huvudsekvensstorlek och ljusstyrka. Han säger att om planeten vandrade inåt till sin nuvarande närloppsbana, så förmodligen gjorde det detta under de första miljoner åren och sedan utsattes för mycket mer strålning än för närvarande under hundratals miljoner år.
Gliese 876 tros vara metallfattig (för en astronom, alla element som är tyngre än väte och helium klassificeras som en ”metall”). Bildandet av planeter kan vara relaterat till metalliciteten hos stjärnan, eftersom både stjärnan och planeterna bildas av samma originalmaterial. Så en stenig planet som jorden, tillverkad av element som silikater och järn, förväntas kretsa runt en stjärna som är metallrik.
Trots att den är metallfattig är Gliese 876 ett system med flera planeter. Två gasjätteplaneter är kända för att kretsa runt Gliese 876: den yttersta planeten är nästan dubbelt så stor som Jupiter, och kretsar runt 0,21 AU; mittplaneten är ungefär hälften av Jupiters massa och kretsar runt 0,13 AU.
"Hela planetariska systemet är en slags miniatyr av vårt solsystem," säger Marcy. "Stjärnan är liten, banorna är små och närmare är den minsta av dem, precis som arkitekturen är i vårt eget solsystem, med de minsta planeterna som kretsar inåt om jättarna."
Vi har mycket mer armbågrum i vårt solsystem. Kviksølv är längre bort från solen än avståndet för alla dessa planeter tillsammans. Planeterna i Gliese 876-systemet är så nära varandra att de tyngdpunkten interagerar med varandra. Den här typen av gravitationsdragning var hur forskarna i första hand kunde upptäcka planeterna.
Under en omloppsbana drar planeterna gravitationsmässigt sin stjärna från olika sidor. Forskare mäter den resulterande förändringen i stjärnbelysning för att bestämma förekomsten av kretsande planeter.
För att lära sig mer om Gliese 876: s minsta planet, måste forskare använda en annan planetjaktteknik som kallas transitfotometri. Denna metod tittar på hur en stjärns ljus verkar sjunka när en planet passerar framför stjärnan från vårt synfält. Förmörkelsen av den kretsande planeten låter astronomer bestämma planetens massa och radie. Att fästa ned dessa siffror indikerar planetens täthet, vilket sedan antyder vad planeten är gjord av, och om planeten är stenig eller gasformig.
Transitfotometri kan inte användas för att berätta någonting om planeter som kretsar kring Gliese 876, emellertid eftersom systemet lutar 50 grader ur vår synvinkel. Denna vinkel betyder att planeterna inte kommer att blockera någon av stjärnljuset som når jorden.
Röda dvärgar är den vanligaste typen av stjärna i vår galax och utgör cirka 70 procent av alla stjärnor. Ändå av de 150 röda dvärgarna som de har studerat genom åren har Marcy och Butler bara hittat planeter som kretsar runt två av dem. Eftersom de flesta hittills hittade planeter är gasjättar, kan detta betyda att röda dvärgar är mindre benägna att hamna sådana världar.
Marcy säger att de kommer att fortsätta att övervaka Gliese 876 för antydningar av en fjärde eller femte planet. "Detta kommer definitivt att vara en av våra favoritstjärnor från och med nu."
Ett lopp mot mållinjen
Forskningsdokumentet som beskriver denna upptäckt har lämnats in till Astrophysical Journal. Forskarna säger att de fick en gynnsam preliminär domarrapport och de förväntar sig att deras uppsats kommer att accepteras och sedan publiceras om några månader. Under måndagens presskonferens frågades forskarna varför de beslutade att offentliggöra sitt resultat nu, innan papperet hade godkänts för publicering. Gick det för att slå ut andra planetjägare som kanske var heta på hälarna?
Marcy svarade att de ville förhindra att nyheter om deras upptäckt läcker ut. ”Vi visste om det för tre år sedan, vi har följt det tyst, noggrant och bevakat hemligheten medan vi dubbel och tredubbla kontrollerat. Sedan för en månad sedan pratade jag med Michael Turner här, människor på NSF (National Science Foundation), och tillsammans beslutade vi att denna upptäckt var så extraordinär, kanske vad du skulle kalla en milstolpe i planetvetenskap, att det var svårt att föreställa sig att behålla locket på detta mycket mycket längre. Så vi bestämde oss för att snarare än att det skulle läcka ut till nyhetsmedierna och dribblas runt, med en tidning som lärde sig tidigt och så vidare, att det skulle vara bättre att snabbt meddela detta. ”
Marcy startade sedan i ett försvar för varför han trodde att deras upptäckt var korrekt, och han fick snabbt stöd av sina kolleger. Noggrannheten i deras konstaterande hade emellertid inte ifrågasatt. Kanske är deras tidiga tillkännagivande, i kombination med behovet av hemlighet i förväg, ett bevis på den intensiva konkurrensen som har präglat planetjakt sedan början.
Den första extrasolära planetupptäckten tillkännagavs 5 oktober 1995 av Michel Mayor och Didier Queloz från Genèveobservatoriet, och Marcy och Butler bekräftade observationerna följande vecka. Ett nytt exempel på tävlingen för att ta tag i andra extrasolära planeter "första" inträffade förra sommaren, då den 25 augusti 2004 meddelade borgmästare, Nuno Santos, och kollegor upptäckten av den första extrasolära Neptunmassaplaneten - vid den tiden den minsta extrasolar planet känd för att kretsa runt en solliknande stjärna. Detta tillkännagivande kom mindre än en vecka innan två andra Neptunmassaplanetupptäckter tillkännagavs av Marcy och Butler.
Borgmästaren och hans kollegor har också studerat Gliese 876. Vid en astronomikonferens i juni 1998 meddelade borgmästaren och Marcy var och en oberoende av upptäckten av den mer massiva gasjätten som kretsar runt denna stjärna. Marcy och Butler skulle först följa upp detta konstaterande och tillkännagav upptäckten av stjärnans andra gasjätteplanet 2001.
På grund av lanseringen i juni 2008 kommer Kepler-uppdraget att söka efter markplaneter som kretsar kring avlägsna stjärnor. Uppdraget definierar en jordstorlek planet som mellan 0,5 och 2,0 jordmassor, eller mellan 0,8 och 1,3 jorddiameter. Planeter mellan 2 och 10 jordmassor, som planeten som tillkännagavs på måndag, definieras som stora terrestriska planeter.
Ursprungskälla: NASA Astrobiology
