Pressmeddelande

Planetteorin vänds upp och ner

13 april 2010

Nio nya exoplaneter, upptäckta med passagemetoden, offentliggörs idag vid astronomkonferensen National Astronomy Meeting i Glasgow. När de nya resultaten kombinerades med tidigare observationer av exoplaneter blev astronomerna överraskade. Hos hela sex stycken av sammanlagt 27 planeter som ingår i samma studie går planetens omloppsbana åt motsatt håll till värdstjärnans rotation. Det går tvärt emot det man ser i vårt eget solsystem. Den nya upptäckten blir en oväntad och allvarlig utmaning för nuvarande teorier om hur planeter bildas. Den tyder dessutom på att planetsystem med så kallade ’heta Jupitrar’ sannolikt inte härbärgerar jordliknande planeter.

- Det här är en riktig bomb som vi släpper in i exoplanetforskningen.

Så säger Amaury Triaud, doktorand vid Genèveobservatoriet som tillsammans med Andrew Cameron och Didier Queloz lett större delen av observationsprojektet.

Enligt forskare bildas planeter i skivan av gas och stoft som kretsar kring en ung stjärna. Denna så kallade protoplanetära skiva roterar åt samma håll som stjärnan själv. Fram tills nu har man väntat sig att planeter som bildats ur skivan skulle alla snurra mer eller mindre i samma plan, och att deras omloppsbanor dessutom skulle ha samma riktning som stjärnans rotation kring sin egen axel. Så är fallet för planeterna i solsystemet.

Efter att ha detekterat nio nya exoplaneter [1] inom ramarna för projektet WASP (Wide Angle Search for Planets, [2]) ville astronomteamet bekräfta upptäckterna och karakterisera exoplanetpassagerna [3] som hittats i både den nya och den tidigare observationskampanjen. Till detta använde de spektrografen HARPS vid ESO:s 3,6 meters teleskop vid La Silla-observatoriet i Chile tillsammans med data från bland annat det schweiziska Eulerteleskopet, även det vid La Silla.

Överraskningen kom när teamet kombinerade de nya data med de äldre observationerna. Då upptäckte de att bland de heta jupitrarna [4] som de hade studerat hade mer än hälften av dem banor som inte stämde överens med sina värdstjärnors rotationsaxlar. Inte nog med det: sex av exoplaneterna bland de 27 - två av dem nya upptäckter – har en så kallad retrograd rörelse. Banan runt stjärnan går alltså åt ”fel” håll.

Andrew Cameron, astronom vid skotska St Andrews universitet, presenterade forskningsresultaten vid den brittiska astronomikonferensen National Astronomy Meeting i Glasgow den här veckan.

- De nya resultaten utmanar verkligen den rådande uppfattningen om att planeter borde alltid åka mot samma håll som deras stjärnor snurrar, säger han.
 
Under de 15 åren sedan de första heta jupitrarna upptäcktes har deras ursprung varit en gåta. De är planeter med en massa som är lika med eller större än Jupiters, men vars banor ligger mycket nära stjärnan som planeten kretsar runt.  Forskare tror att jätteplaneternas kärnor bildas ur en blandning av sten- och iskorn som finns endast i planetsystemens kalla, yttre trakter. Heta jupitrar måste därför bildas långt ifrån sina stjärnor, för att först senare migrera inåt mot banor som placerar dem mycket närmare moderstjärnan. Många astronomer har tänkt att detta skulle kunna ske genom gravitationell växelverkan mellan planeterna och stoftskivan som de bildades ur. Det här scenariot skulle utspela sig under loppet av ett par miljoner år och ge en bana som stämmer överens med moderstjärnans rotationsaxel. Processen skulle också kunna tillåta att jordliknande stenplaneter sedan skulle bildas. Men tyvärr kan inte den här bilden förklara de nya observationerna.
 
För att kunna förklara de nya, felsnurrande exoplaneterna behövs ett alternativ till migrationsteorin och dess idé om växelverkan med stoftskivan. Den alternativa teorin förklarar istället de heta jupitrarnas närhet till sina stjärnor med en pågående dragkamp med mer avlägsna planeter eller kompanjonstjärnor som pågår under hundratals miljoner år. Efter att dessa störningar har skickat ut planeten i en lutande och utsträckt bana skulle den utsättas för tidvattensfriktion, vilken skulle göra att den tappar energi varje gång som den svänger nära stjärnan. Så småningom skulle den parkera sig i en nästan cirkelformade bana, nära stjärnan och med lutning som bestäms av slumpen.
 
- En dramatisk bieffekt av denna process är att den skulle utplåna eventuella små jordliknande planeter i de här systemen, säger Didier Queloz, astronom vid Genèveobservatoriet.
 
Hos två av de nyupptäckta retrogradplaneterna finns redan kända, mer avlägsna och tyngre följeslagare som potentiellt skulle kunna ligga bakom deras störda banor. De nya forskningsresultaten kommer att sätta igång ett intensivt sökande efter nya kroppar i andra planetsystem.
 
Forskningsresultaten presenterades vid Storbritanniens National Astronomy Meeting (NAM) som äger rum denna vecka i Glasgow, Skottland. Nio nya artiklar kommer att släppas under mötet som är insända för granskning till internationella tidskrifter, varav fyra använder data från ESO:s forskningsanläggningar. Samtidigt belönas WASP-konsortiet med utmärkelsen Group Achievement Award för 2010 som utdelas av brittiska Royal Astronomical Society.

Noter

[1] För tillfället känner astronomer till 454 exoplaneter.

[2]  De nio nyupptäckta exoplaneterna hittades av projektet WASP (Wide Angle Search for Planets). I WASP ingår två robotstyrda observatorier som vart och ett består av åtta vidvinkelkameror som samtidigt bevakar stjärnhimlen för planetpassager. En passage sker när en planet passerar framför sin värdstjärna och tillfälligt skymmer delar av dess ljus. Med de åtta vidvinkelkamerorna kan miljontals stjärnor bevakas samtidigt för att kunna upptäcka dessa sällsynta händelser. WASP:s kameror drivs av ett konsortium av olika institutioner, bland dem Queen’s University i Belfast samt universiteten i Keele, Leicester och St Andrews, det brittiska Open University, observatoriet Isaac Newton Group på La Palma och Instituto Astrofísica de Canarias.

[3] För att bekräfta upptäckten av en ny passageplanet krävs att man gör uppföljningsobservationer för att upptäcka hur planetens värdstjärna vandrar runt systemets gemensamma masscentrum (radialhastighetsmetoden). Till detta används ett världsomspännande nätverk av teleskop utrustade med känsliga spektrometrar. På det norra halvklotet leds arbetet av det Nordiska optiska teleskopet (NOT) på Kanarieöarna och instrumentet SOPHIE vid 1,93-meters teleskopet vid Haute-Provence-observatoriet i Frankrike. I syd används både exoplanetjägaren HARPS vid ESO:s 3,6-meters teleskop och spektrometern CORALIE vid det schweiziska Eulerteleskopet, båda vid La Silla-observatoriet, för att bekräfta de nya planeterna och mäta lutningen av varje planets bana relativt ekvatorn hos värdstjärnan. De fjärrstyrda Faulkes-teleskopen vid Las Cumbres-observatoriet, som ligger både i Hawaii och i Australien, bidrog med mätningarna av ljusstyrkan som kunde fastställa storleken på planeterna. Uppföljningsobservationer av WASP:s exoplanetkandidater registreras vid det schweiziska Eulerteleskopet vid La Silla, Chile (i samarbete med kolleger vid Genèveobservatoriet), vid NOT på La Palma och vid Haute-Provence-observatoriets 1,93-meters teleskop (i samarbete med kollegor vid Institutet för astrofysik i Paris och Laboratoriet för astrofysik i Marseille).
 
Studierna av WASP-planeternas lutningsvinklar gjordes med instrumentet HARPS vid ESO:s 3,6-meters teleskop och med instrumentet CORALIE vid det schweiziska Eulerteleskopet, både vid La Silla på södra halvklotet och vid Tautenburgs observatorium, McDonald-observatoriet och nordiska teleskopet NOT på det norra halvklotet.

[4] Heta jupitrar är planeter som kretsar kring andra stjärnor än solen och som har massor som liknar eller överstiger Jupiters, men vars banor ligger mycket närmare värdstjärnorna än för någon av planeterna i vårt eget solsystem. På grund av storleken och närheten till stjärnan är de relativt lätta att upptäcka utifrån hur deras tyngdkraft påverkar sina stjärnor. Det är dessutom lättare att se dem passera framför stjärnans skiva. De flesta av de första exoplaneterna som upptäcktes var av denna typ.

Mer information

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta mellanstatliga organisation för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av kraftfulla markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra viktiga vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal driver ESO Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO är den europeiska partnern i ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande för ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Exoplanet media kit (på engelska)
• WASP-projektets hemsida finns

Kontakter

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

Andrew Collier Cameron
University of St Andrews
Scotland
Tel: +44 1334 463147
E-post: Andrew.Cameron@st-and.ac.uk

Henri Boffin
ESO La Silla-Paranal/E-ELT Press Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
Mobil: +49 174 515 43 24
E-post: hboffin@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1016 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.