Komunikat prasowy

HARPS odkrył 50 nowych planet pozasłonecznych

Najliczniejsze odkrycie planet w historii obejmuje m.in. 16 nowych superziem

12 września 2011

Astronomowie korzystający z wiodącego na świecie łowcy planet pozasłonecznych – HARPS – ogłosili dzisiaj odkrycie ponad 50 nowych egzoplanet, w tym 16 superziem, z których jedna znajduje się na obrzeżu strefy zamieszkiwalnej wokół swojej gwiazdy. Badając własności wszystkich planet, które znalazł HARPS, zespół stwierdził, że około 40% gwiazd podobnych do Słońca ma przynajmniej jedną planetę lżejszą od Saturna.

Spektrograf HARPS, pracujący na 3,6 metrowym teleskopie w Obserwatorium ESO La Silla w Chile, jest najskuteczniejszym łowcą planet na świecie [1]. Zespół HARPS, kierowany przez Michela Mayora (Uniwersytet Genewski, Szwajcaria), ogłosił dzisiaj odkrycie ponad 50 nowych egzoplanet okrążających niedalekie gwiazdy, w tym szesnaście superziem [2]. To największa liczba tego typu planet zaprezentowana za jednym razem [3]. Rezultaty nowych badań zostały zaprezentowane podczas konferencji Extreme Solar Systems, na której w Wyoming w USA spotkało się 350 ekspertów od planet pozasłonecznych.

„Odkryciowe żniwa ze spektrografu HARPS przekroczyły wszelkie oczekiwania i obejmują nadzwyczajnie liczną populację superziem oraz planet typu neptunowego, okrążających gwiazdy bardzo podobne do Słońca. Co więcej, najnowsze wyniki wskazują, że tempo odkryć wzrasta.” powiedział Mayor

W ciągu ośmiu lat od startu badań gwiazd podobnych do Słońca za pomocą techniki prędkości radialnych HARPS został wykorzystany do odkrycia ponad 150 nowych planet. Około dwie trzecie wszystkich znanych planet pozasłonecznych o masach mniejszych niż masa Neptuna [4] zostało odkrytych za pomocą HARPS. Te wyjątkowe rezultaty są efektem kilkuset nocy obserwacyjnych [5].

Opracowując obserwacje za pomocą HARPS aż 376 podobnych do Słońca gwiazd, astronomowie poprawili także znacznie oszacowania prawdopodobieństwa, że gwiazda taka jak Słońce posiada małomasywne planety (w odróżnieniu od gazowych olbrzymów). Okazało się, że około 40% takich gwiazd ma co najmniej jedną planetę mniej masywną niż Saturn. Większość planet pozasłonecznych o masie Neptuna lub mniejszej występuje w systemach wieloplanetarnych.

Dzięki aktualizacjom zarówno sprzętu, jak i oprogramowania, HARPS jest przesuwany na następny poziom stabilności i czułości w poszukiwaniu planet skalistych, które mogą być odpowiednie do życia. Do nowego przeglądu wybrano pobliskie gwiazdy podobne do Słońca. Te gwiazdy były już obserwowane przez HARPS i wiadomo, że są odpowiednie dla ekstremalnie precyzyjnych pomiarów prędkości radialnych. Pod dwóch latach pracy zespół astronomów odkrył pięć nowych planet o masach mniejszych niż pięć mas Ziemi.

„Te planety będą wśród najlepszych obiektów  do obserwacji za pomocą przyszłych teleskopów kosmicznych, w poszukiwaniu oznak życia w atmosferach planet, poprzez wykrywanie chemicznych sygnatur, takich jak oznaki istnienia tlenu” wyjaśnia Francesco Pepe (Obserwatorium Genewskie, Szwajcaria), główny autor jednej z najnowszych publikacji.

Jedna z ostatnio ogłoszonych nowoodkrytych planet, HD 85512 b, ma masę szacowaną na zaledwie 3,6 mas Ziemi [6] i jest położona na brzegu strefy nadającej się do zamieszkania – wąskiej strefy wokół gwiazdy, w której w odpowiednich warunkach woda może występować w formie ciekłej [7].

“To planeta pozasłoneczna o najmniejszej masie wśród odkrytych za pomocą metody prędkości radialnych, która potencjalnie znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania oraz druga pod względem masy odkryta przez HARPS w strefie nadającej się do zamieszkania” dodaje Lisa Kaltenegger (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Niemcy oraz Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Boston, USA), ekspertka od zamieszkiwalności planet pozasłonecznych.

Wzrastająca precyzja nowego przeglądu HARPS pozwala teraz na wykrywanie planet poniżej dwóch mas Ziemi. HARPS jest teraz tak czuły, że może wykryć amplitudy prędkości radialnych znacząco mniejsze od 4 km/h [8] – mniej niż szybkość chodu człowieka.

„Wykrycie HD 85512 b znajduje się daleko od limitu, jaki ma HARPS i demonstruje możliwości odkrywania innych superziem w strefach nadających się do zamieszkania wokół gwiazd podobnych do Słońca” dodaje Mayor.

Wyniki te upewniają astronomów, że są blisko odkrycia innych małych, skalistych, zamieszkiwalnych planet w pobliżu gwiazd podobnych do Słońca. Do tych poszukiwań planowane są nowe instrumenty. Wśród nich jest kopia HARPS, która będzie zainstalowana na Telescopio Nazionale Galileo na Wyspach Kanaryjskich, aby wykonać przegląd gwiazd nieba północnego, a także nowy, silniejszy łowca planet, nzwany ESPRESSO, który będzie zainstalowany na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w 2016 roku [9]. Patrząc dalej w przyszłość można wymienić także instrument CODEX na teleskopie E-ELT, który wzniesie tę technikę na kolejny poziom.

“W nadchodzących dziesięciu do dwudziestu latach powinniśmy najpierw uzyskać listę potencjalnie zamieszkiwalnych planet w otoczeniu Słońca. Jej stworzenie jest kluczowe zanim przyszłe eksperymenty będą poszukiwać możliwych spektroskopowych oznak życia w atmosferach planet pozasłonecznych” konkluduje Michel Mayor, który w 1995 roku odkrył pierwszą planetę pozasłoneczną wokół zwykłej gwiazdy.

Uwagi

[1] HARPS mierzy prędkość radialną gwiazdy z niezwykła precyzją. Planeta na orbicie wokół gwiazdy powoduje, że gwiazda w regularny sposób zbliża się i oddala względem odległego obserwatora na Ziemi. Z powodu efektu Dopplera te zmiany prędkości radialnej powodują przesunięcie widma gwiazdy w stronę fal dłuższych, gdy gwiazda oddala się (co jest zwane przesunięciem ku czerwieni, albo redshiftem) oraz przesunięcie w stronę fal krótszych (tzw. przesunięcie ku fioletowi, ang. blueshift) gdy gwiazda zbliża się. To niewielkie przesunięcie widma gwiazdy może zostać zmierzone za pomocą bardzo precyzyjnego spektrografu, jakim jest HARPS i posłużyć do wywnioskowania istnienia planet.

[2] Planety o masach od jednej do dziesięciu razy większej niż Ziemia zwane są superziemiami. W Układzie Słonecznym nie ma tego typu planet, ale wydają się one powszechne w pobliżu innych gwiazd. Odkrycia takich planet w strefach nadających się do zamieszkania wokół danych gwiazd, są bardzo interesujące, ponieważ obiekty te mogą potencjalnie być siedliskiem życia - jeśli są skaliste i posiadają wodę, tak jak Ziemia.

[3] Aktualnie liczba planet znanych pozasłonecznych wynosi około 600. Dodatkowo, poza planetami odkrytymi metodą prędkości radialnych, ponad 1200 kandydatek na egzoplanety zostało zidentyfikowanych w alternatywny sposób przez misję Kepler prowadzoną przez NASA. Metoda stosowana w misji Kepler opiera się na poszukiwaniu niewielkich spadków jasności gwiazdy w momencie gdy planeta przechodzi na jej tle (dokonuje tranzytu) i blokuje część światła. Większość planet odkrytych metodą tranzytów jest bardzo odległa od nas. Dla kontrastu, planety znalezione przez HARPS znajdują się koło gwiazd bliskich Słońcu. Czyni to je lepszymi obiektami dla wielu rodzajów dodatkowych obserwacji.

[4] Neptun ma około siedemnaście razy większą masę niż Ziemia.

[5] Kierownikiem tego olbrzymiego programu obserwacyjnego jest Stéphane Udry (Geneva Observatory, Szwajcaria).

[6] Korzystając z metody prędkości radialnych astronomowie mogą oszacować jedynie minimalną masę planety, gdyż wyznaczenie to zależy od kąta nachylenia płaszczyzny orbity względem linii widzenia, który nie jest znany. Ze statystycznego punktu widzenia, minimalna masa  jest często zbliżona do prawdziwej masy planety.

[7] Jak dotąd HARPS odnalazł dwie superziemie, które mogą znajdować się w strefie nadającej się do zamieszkania. Pierwszą jest Gliese 581 d, odkryta w 2007 roku (eso0722). HARPS został niedawno wykorzystany też do pokazania, że inna kandydatka na superziemię leżąca w strefie nadającej się do zamieszkania wokół gwiazdy Gliese 581 (Gliese 581 g) nie istnieje. 

[8] Przy dużej liczbie pomiarów czułość instrumentu HARPS jest bliska 100% dla superziem o masach dziesięciu mas Ziemi i okresach orbitalnych do jednego roku. Nawet rozważając planety o trzech masach Ziemi na orbitach o okresie jednego roku, prawdopodobieństwo wykrycia wynosi prawie 20%.

[9] ESPRESSO, czyli Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, to spektrograf echelle zainstalowany na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT). Aktualnie jest on w fazie wstępnego projektowania, a rozpoczęcie jego użytkowania zaplanowane jest na rok 2016. ESPRESSO będzie osiągać dokładność w prędkościach radialnych na poziomie 0,35 km/h lub lepszą. Dla porównania Ziemia wywołuje prędkość radialną Słońca o wartości 0,32 km/h. Taka rozdzielczość powinna pozwolić ESPRESSO na odkrycie planet o masie Ziemi znajdujących się w strefie nadającej się do zamieszkania wokół małomasywnych gwiazd.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano 12 września 2011 roku podczas konferencji Extreme Solar Systems w Grand Teton National Park, Wyoming, USA.

Zostały one też opisane w artykule (w przygotowaniu): “The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets”, który ukaże się w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG], Szwajcaria), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern, Szwajcaria), J. L. Bertaux (Service d’Aéronomie, Paryż, Francja), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie, France and Observatoire de Haute-Provence/CNRS, Francja), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO, Niemcy), C. Mordasini (Max Planck Institute for Astronomy, Niemcy), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugalia oraz Departamento de Física de Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugalia), D. Queloz (OAUG).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 40-metrowej klasy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w Astronomy & Astrophysics:
  • “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe et al., 2011)
  • "The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets" (Mayor et al., 2011)

• HARPS
• ESPRESSO
• Gliese 581
• Zdjęcia Obserwatorium La Silla

Kontakt

Stéphane Udry
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Tel.: +41 22 379 24 67
E-mail: stephane.udry@unige.ch

Francesco Pepe
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Tel.: +41 223 792 396
Tel. kom.: +41 79 302 47 40
E-mail: francesco.pepe@unige.ch

Lisa Kaltenegger
Research Group Leader, Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
E-mail: kaltenegger@mpia.de

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

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych