Lehdistötiedote

Rikkain planeettakunta löydetty

Jopa seitsemän planeettaa kiertää auringonkaltaista tähteä

24. elokuuta 2010

Käyttämällä ESOn HARPS huippuinstrumenttia, tähtitieteilijät ovat löytäneet planeettakunnan, joka sisältää ainakin viisi planeettaa. Ne kiertävät HD-10180 nimistä auringon kaltaista tähteä. Tutkijat ovat myös löytäneet näyttöä kahdesta muusta planeetasta, joista yksi olisi koskaan löydetyistä planeetoista pienimassaisin. Tämä tekisi planeettakunnasta meidän aurinkokuntaamme verrattavan, jos niitten planeettamääriä verrataan (seitsemän verrattuna aurinkokuntamme kahdeksaan). Sen lisäksi tutkijaryhmä löysi todisteita siitä, että planeettojen sijainti seuraa säännöllistä kaavaa, samalla tapaa kuin aurinkokunnassamme.

"Olemme löytäneet luultavasti tähän asti planeettarikkaimman tähtijärjestelmän", kertoo Christophe Lovis, tuloksia esittävän julkaisun päätutkija. "Tämä huomattava löytö myös alleviivaa sen, että nyt on uusi aikakausi alkamassa eksoplaneettatutkimuksessa: monimutkaisten planeettakuntien tutkiminen, eikä enää yksittäisten planeettojen. Planeettojen liikkeiden tutkiminen uusissa systeemeissä paljastaa monimutkaisia painovoimavuorovaikutuksia planeettojen välillä, ja antaa meille käsityksen planeettakunnan pitkäaikaisesta evoluutiosta".

Tähtitieteilijäryhmä käytti ESOn HARPS spektrografia, kiinnitettynä ESOn 3.6m teleskooppiin La Sillassa, Chilessä. Kuuden vuoden havainnointiprojekti tutki HD-10180 tähteä, joka on 127 valovuoden päässä Maasta, etelän vesikäärmeen (Lat. Hydrus) tähtikuviossa. HARPS on ainutlaatuisen vakaa ja tarkka instrumentti. Se on maailman menestynein planeettojen metsästäjäinstrumentti.

Sadan yhdeksänkymmenen yksittäisen HARPS mittauksen ansiosta tähtitieteilijät havaitsivat ainakin viiden planeetan aiheuttaman päätähden huojunnan. Viisi voimakkainta signaalia viittaavat planeettoihin, joiden massat ovat Neptunuksen luokkaa – 13 ja 25 maapallon massan välillä [1]. Planeetat kiertävät emotähteä 6 – 600 päivässä, etäisyydellä, joka vastaa 0,06-1,4 kertaa Maan ja Auringon välimatkasta.

"Meillä on myös vahvat epäilykset siitä, että planeettakunnassa on kaksi muuta planeettaa", sanoo Lovis. Yksi olisi Saturnuksen kaltainen planeetta (jonka massan alaraja olisi 65 Maan massaa), kiertäen päätähden 2200 päivässä. Toinen olisi vähämassaisin koskaan havaittu eksoplaneetta, jonka massan alaraja olisi ainoastaan 1.4 kertaa Maan massa. Se on erittäin lähellä päätähteä, ainoastaan 2 % Maan ja Auringon välimatkasta. "Vuosi" tällä planeetalla kestäisi ainoastaan 1,18 Maan päivää.

"Tämä planeetta aiheuttaa emotähdessä ainoastaan 3 km/t huojunnan – vähemmän kun ihmisen kävelyvauhti – ja tätä liikettä on vaikea mitata", sanoo tutkimuksessa mukana oleva Damien Ségransan. Jos tulos varmistuu, esine olisi taas yksi esimerkki kuumasta kiviplaneetasta, samanlainen kun Corot-7b (eso0933).

Uusin planeettahavainto HD-10180 tähden ympärillä on monella tavoin ainutlaatuinen. Ensimmäiseksi, planeettakunnassa on ainakin viisi Neptunuksen kaltaista planeettaa, jotka kiertävät emotähteä etäisyydellä, joka on verrattavissa aurinkokuntamme Marsin kiertoradan etäisyyteen Auringosta. Tämä planeettakunta on siis tiiviimpi kuin aurinkokuntamme sisäosa, ja siinä on massiivisempia planeettoja [2]. Tässä systeemissä ei myöskään luultavasti ole Jupiterin kaltaisia kaasujättiläisiä. Kaiken lisäksi planeetat näyttävät olevan melkein täydellisen pyöreillä kiertoradoilla.

Tähän asti tähtitieteilijät tuntevat 15 planeettakuntaa, joissa on ainakin kolme planeettaa. Edellinen ennätyksenhaltija oli 55 Cancri, jossa on viisi planeettaa, joista kaksi on jättiläisplaneettoja. "Nämä pienimassaiset planeettakunnat näyttävät olevan aika yleisiä, mutta niitten muodostushistoria on edelleen arvoituksellinen", sanoo Lovis.

Käyttäen näitä uusia tuloksia ja tietoa muista planeettakunnista, tähtitieteilijät totesivat, että "Titiuksen-Boden" kaltainen laki pätee myös aurinkokuntamme ulkopuolella: planeettojen sijainti näyttää seuraavan säännöllistä kaavaa [3]. "Tämä saattaa näitten planeettakuntien muodostusmekanismien käsialaa", kertoo tutkimukseen osallistunut Michel Mayor.

Tähtitieteilijät päätyivät myös toisenlaiseen tärkeään tuloksen tutkiessaan näitä planeettakuntia. Planeettakunnan massan ja päätähden massan sekä kemiallisen koostumuksen välillä näyttää olevan yhteys. Kaikki erittäin massiiviset planeettakunnat on löydetty massiivisten ja metallirikkaiden tähtien ympäriltä. Toisaalta taas neljä pienimassaisinta planeettakuntaa on löydetty pienimassaisten ja metalliköyhien tähtien ympäriltä [4]. Nämä ominaisuudet vahvistavat nykyisiä teoreettisia malleja.

Löytö julkaistaan tänään kansainvälisessä kokouksessa, jonka aiheena on "Ylikulkevien eksoplaneettojen havaitseminen ja dynamiikka" ("Detection and dynamics of transiting exoplanets"), Haute-Provencen observatoriossa, Ranskassa.

Lisähuomiot

[1] Käyttäen säteisnopeustekniikkaa tähtitieteilijät voivat mitata planeetan massan alarajan (mitattu massa pitää kertoa tuntemattomalla arvolla – planeetan kiertoradan inklinaation ja näkösäteen välisen kulman sini). Tilastollisesti tämä arvo on kuitenkin usein lähellä planeettakunnan todellista massaa.

[2] Planeettojen massojen keskiarvot HD-10180 systeemin sisäalueilla ovat 20 kertaa Maan massaa, kuin taas aurinkokunnassamme planeetat (Merkurius, Venus, Maa ja Mars) ovat massaltaan noin puolet Maan massasta.

[3] "Titiuksen-Boden" laki ennustaa, että planeettojen etäisyys Auringosta on yksinkertainen funktio niitten järjestyksestä aurinkokunnassa. Ulkoplaneetoille laki ennustaa, että jokainen planeetta on suurin piirtein kaksi kertaa kauempana Auringosta kun sitä edeltävä planeetta. Tämä laki ennusti oikein Uranuksen ja Ceresin kiertoradat, mutta ei Neptunuksen kiertorataa.

[4] Tähtitieteessä käytetyn määrityksen mukaan kaikki alkuaineet (paitsi vety ja helium) ovat "metalleja". Nämä "metallit" ovat muodostuneet eri sukupolvien tähdissä, paitsi pieni määrää kevyitä alkuaineita. Kiviset eksoplaneetat koostuvat "metalleista". 

Lisätietoa

Tämä tutkimustyö esitettiin tieteellisessä julkaisussa, joka on lähetetty Astronomy and Astrophysics lehteen ("The HARPS search for southern extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low mass planetary systems", C. Lovis et al.)

Tutkijaryhmän muodostavat: C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, and D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève, Switzerland), W. Benz (Universität Bern, Switzerland), F. Bouchy (Institut d'Astrophysique de Paris, France), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany), N. C. Santos (Universidade do Porto, Portugal), J. Laskar (IMCCE, Paris), A. Correia (Universidade de Aveiro, Portugal), and J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin, France) and G. Lo Curto (ESO). 

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Lisätietoa: Exoplanet Press Kit

Yhteystiedot

Christophe Lovis
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Matkapuhelin: +41 787 280 354
Sähköposti: christophe.lovis@unige.ch

Damien Ségransan
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Puh.: +41 223 792 479
Sähköposti: damien.segransan@unige.ch

Francesco Pepe
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Puh.: +41 223 792 396
Sähköposti: francesco.pepe@unige.ch

Richard Hook
La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media