Pressemeddelelse

Første solide beviser for en klippe-exoplanet

Masse og massefylde for den mindste exoplanet er endelig målt

16. september 2009

Den længste række af HARPS-målinger, der nogensinde er blevet lavet, har på overbevisende måde fastslået egenskaberne for den mindste og hurtigst kredsende kendte exoplanet, CoRoT-7b. Målingerne afslører, at dens masse er fem gange større end Jordens. Kombineret med CoRoT-7b’ kendte radius, der er lidt under det dobbelte af Jordens, fortæller det os, at exoplanetens massefylde er ganske lig Jordens, hvilket tyder på en fast klippeverden. Det omfattende datasæt afslører også tilstedeværelsen af en anden såkaldt super-Jord i dette fremmede planetsystem.

"Dette er videnskab, når det er mest spændende og fantastisk," siger Didier Queloz, leder af det forskerhold, der har lavet observationerne. "Vi gjorde alt, hvad vi kunne for at finde ud af, hvordan objektet, der var blevet opdaget af CoRoT-satellitten, så ud, og vi fandt et unikt system."

I februar 2009 blev CoRoT-satellittens [1] opdagelse af en lille exoplanet omkring en temmelig almindelig stjerne kaldet TYC 4799-1733-1 annonceret. Det var et år efter, at opdagelsen var blevet gjort, og efter flere måneders omhyggelige målinger med mange teleskoper på Jorden, herunder flere fra ESO. Stjernen, der nu er kendt som CoRoT-7, ligger i retning mod stjernebilledet Monoceros (Enhjørningen) i en afstand af omkring 500 lysår. CoRoT-7 er lidt mindre og koldere end vores egen stjerne, Solen, og menes også at være yngre med en alder på omkring 1,5 milliarder år.

Med interval på 20,4 timer formørker planeten en lille brøkdel af stjernen. Planeten er lidt over en time om at bevæge sig ind foran stjernen, hvor den skygger for en tretusindedel af stjernes lys [2]. Planeten, der har fået katalognavnet CoRoT-7b, er kun 2,5 millioner kilometer væk fra sin værtsstjerne, hvilket er 23 gange tættere end Merkur er på Solen. Den har en radius, der er omkring 80 % større end Jordens.

Det første sæt målinger, kunne dog ikke give exoplanetens masse. Et sådant resultat kræver meget præcise målinger af hastigheden af stjernen, som bliver hevet en lille smule af den kredsende exoplanets tyngdekræft. Problemet med CoRoT-7b, er, at disse små signaler er sløret af stjernernes aktivitet i form af ”stjernepletter” (ligesom solpletter på Solen), der er køligere områder på overfladen af stjernen. Derfor er det dominerende signal knyttet til stjernens rotation, som gennemfører en komplet omdrejning på omkring 23 dage.

For at få et svar, måtte astronomer benytte det bedste exoplanetjæger-udstyr i verden, High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) spektrografen, der er monteret på ESO’s 3,6 meter teleskop på La Silla-observatoriet i Chile.

"Selvom HARPS er uforligneligt når det kommer til at registrere små exoplaneter, viste målinger af CoRoT-7b sig at være så krævende, at vi var nødt til at samle 70 timers observationer af stjernen," siger medforfatter François Bouchy.

HARPS leverede varen, og gjorde det muligt for astronomerne at lirke 20,4 timers signalet ud af dataene. Dette tal førte dem til, at CoRoT-7b har en masse på omkring fem gange Jordens masse, og derfor er en af de letteste exoplaneter, der er fundet indtil nu.

"Fordi planetens bane ligger, så vi ser den passere ind foran sin stjerne – en såkaldt planetpassage – kan vi faktisk måle og ikke bare vurdere massen af exoplaneten. Og det er den mindste, der er blevet nøjagtigt målt for en exoplanet [3]," siger holdmedlem Claire Moutou. "Da vi både har radius og masse, kan vi bestemme dens massefylde og få et bedre indtryk af den indre struktur af denne planet."

Med en masse, der er meget tættere på Jordens end fx iskæmpen Neptun, hvis masse er 17 gange Jordens, tilhører CoRoT-7b kategorien af ”super-Jords”-exoplaneter. Omkring en halv snes af disse himmellegemer er blevet opdaget, men i tilfældet med CoRoT-7b, er det første gang, at massefylden er blevet målt for så lille en exoplanet. Den beregnede massefylde er tæt på Jordens, hvilket tyder på, at planeten også er en klippeplanet.

"CoRoT-7b udløste en ’tour de force’ af astronomiske målinger. De fremragende lyskurver fra rumteleskopet CoRoT gav os den bedste radiusmåling, og HARPS den bedste massemåling af en exoplanet. Begge dele var nødvendige for at finde en klippeplanet med samme massefylde som Jorden," siger medforfatter Artie Hatzes.

CoRoT-7b er også speciel fordi det er den eneste kendte exoplanet, der ligger så tæt på sin værtsstjerne, hvilket også gør den til den hurtigste – den kredser om sin stjerne med en hastighed på mere end 750.000 km i timen, mere end syv gange hurtigere end Jordens bevægelse omkring Solen. "Faktisk er CoRoT-7b så tæt på, at stedet godt kan ligne Dante’s Inferno, med en temperatur på dagssiden, der formentlig er over 2000 grader og på natsiden ned til minus 200 grader. Teoretiske modeller tyder på, at planeten kan have lava eller kogende oceaner på overfladen. Med sådanne ekstreme forhold er denne planet bestemt ikke et sted, hvor liv kan udvikle sig," siger Queloz.

Som en yderligere demonstration af HARPS’ utrolige præcision, fandt astronomerne ud fra deres datasæt, at CoRoT-7 også er vært for en anden exoplanet, der ligger lidt længere væk end CoRoT-7b. Exoplaneten, der kaldes CoRoT-7c, bevæger sig rundt om sin værtsstjerne på 3 dage og 17 timer og har en masse, der er omkring otte gange større end Jordens, så den er også klassificeret som en super-Jord. I modsætning til CoRoT-7b, passerer denne søsterplanet, set fra Jorden, ikke ind foran sin stjerne, så astronomerne kan ikke måle dens radius og dermed heller ikke den massefylde.

På baggrund af disse resultater, er CoRoT-7 den første kendte stjerne, der har et planetsystem, der består af to kortperiodiske super-Jords-planeter, hvor en af dem passer ind foran sin værtsstjerne.

Noter

[1] CoRoT-missionen er et samarbejde mellem Frankrig og dets internationale partnere: ESA, Østrig, Belgien, Brasilien, Tyskland og Spanien.

[2] Vi kan se nøjagtig den samme virkning i vores Solsystem, når Merkur og Venus passerer solskiven, som Venus gjorde den 8. juni 2004 (ESO PR 03/04). I de seneste århundreder er sådanne begivenheder blevet brugt til at finde Sol-Jord afstanden, med særdeles nyttige konsekvenser for astrofysik og himmelmekanik.

[3] Gliese 581e, også opdaget med HARPS, har en masse, der mindst er omkring det dobbelte af Jordens masse (se ESO 15/09), men den nøjagtige orientering af dens bane er så dårligt bestemt, at dens reelle masse er ukendt. I tilfældet med CoRoT-7b, gør planetens passage ind foran dens stjerne det muligt for astronomerne at måle dens masse præcist.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel i et kommende særnummer af tidsskriftet Astronomy and Astrophysics om CoRoT, bind 506-1, 22. oktober 2009: ”The CoRoT-7 planetary system: two orbiting Super-Earths”, af D. Queloz m.fl.

Holdet består af D. Queloz, R. Alonso, C. Lovis, M. Mayor, F. Pepe, D. Segransan, og S. Udry (Observatoire de Genève, Schweiz), F. Bouchy, F. og G. Hébrard, G. (IAP, Paris, Frankrig), C. Moutou, M. Barbieri, P. Barge, M. Deleuil, L. Jorda, og A. Llebaria (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankrig), A. Hatzes, D. Gandolfi, E. Guenther, M. Hartmann, og G. Wuchterl (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tyskland), M. Auvergne, A. Baglin, D. Rouan, og J. Schneider (LESIA, CNRS, Observatoire de Paris, Frankrig), W. Benz (University of Bern, Schweiz), P. Bordé, A. Léger, og M. Ollivier (IAS, UMR 8617 CNRS, Université Paris-Sud, Frankrig), H. Deeg (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien), R. Dvorak (University of Vienna, Østrig), A. Erikson og H. Rauer (DLR, Berlin, Tyskland), S. Ferraz Mello (IAG-Universidade de Sao Paulo, Brasilien), M. Fridlund (European Space Agency, ESTEC, Holland), M. Gillon og P. Magain (Université de Liège, Belgien), T. Guillot (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS UMR 6202, Nice, Frankrig), H. Lammer (Austrian Academy of Sciences, Østrig), T. Mazeh (Tel Aviv University, Israel), og M. Pätzold (Köln University, Tyskland).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel: http://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/200913096/pdf (Gratis adgang)
• Mere info: exoplanet media kit

Kontakter

Didier Queloz
Geneva Observatory
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 2477
E-mail: didier.queloz@unige.ch

François Bouchy
IAP, Paris
Paris, France
Tel: 33 4 92 70 64 94
E-mail: bouchy@iap.fr

Claire Moutou
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Marseille, France
Tel: +33 4 91 05 59 66
E-mail: Claire.Moutou@oamp.fr

Artie Hatzes
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Tautenburg, Germany
Tel: +49 36 42 78 63 55
Mobil: +49 (0)163 69 13 863
E-mail: artie@tls-tautenburg.de

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso0933 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.