Kääpiöllä oli muitakin maailmoja!
25. huhtikuuta 2007
Tähtitieteilijät löysivät aurinkokuntamme ulkopuolisen Maan kaltaisimman planeetan, eksoplaneetan joka on säteeltään vain 50 prosenttia Maata isompi, ja joka kykenee saamaan nestemäistä vettä. Sveitsiläisistä, ranskalaisista ja portugalilaisista tutkijoista koostuva ryhmä löysi ESO:n 3,6 metrin teleskoopin avulla noin viisi kertaa Maan massaa suuremman super-Maan, joka kiertää punaista kääpiötä, jonka jo tiedetään sisältävän Neptunuksen massaisen planeetan. Tähtitieteilijöillä on myös vahvat todisteet kolmannen planeetan olemassaolosta, jonka massa on noin 8 Maan massaa.
Tämä eksoplaneetta – kuten tähtitieteilijät kutsuvat muiden tähtien kuin Auringon ympärillä olevia planeettoja – on pienin tähän mennessä löydetty, ja se kiertää täyden kiertoradan 13 päivässä. Se on 14 kertaa lähempänä tähteään kuin Maa on Auringosta. Koska sen isäntätähti, punainen kääpiö Gliese 581 , on kuitenkin pienempi ja kylmempi kuin Aurinko – ja näin ollen vähemmän valovoimainen – planeetta sijaitsee kuitenkin elinkelpoisella vyöhykkeellä, eli alueella tähden ympärillä, jossa voisi olla nestemäistä vettä! Planeetan nimi on Gliese 581 c.
”Olemme arvioineet, että tämän super-Maan keskilämpötila on 0 ja 40 celsiusasteen välillä, ja vesi olisi siten nestemäistä”, selittää Stéphane Udry Geneven observatoriosta (Sveitsi) ja tuloksesta raportoivan artikkelin pääkirjoittaja. ”Lisäksi sen säteen pitäisi olla vain 1,5 kertaa Maan säde, ja mallit ennustavat, että planeetan pitäisi olla joko kivinen – kuten Maamme – tai täysin valtamerten peittämä”, hän lisää.
”Nestemäinen vesi on elintärkeää tuntemallemme elämälle”, toteaa Xavier Delfosse, ryhmän jäsen Grenoblen yliopistosta (Ranska). ”Lämpötilansa ja suhteellisen läheisyytensä vuoksi tämä planeetta on mitä todennäköisimmin erittäin tärkeä kohde tuleville avaruuslennoille, jotka on omistettu maan ulkopuolisen elämän etsimiseen. Maailmankaikkeuden aarrekarttaan olisi houkuttelevaa merkitä tämä planeetta X:llä.”
Isäntätähti Gliese 581 kuuluu sadan meitä lähimmän tähden joukkoon, ja se sijaitsee vain 20,5 valovuoden päässä Vaa’an (”Vaakojen”) tähdistössä. Sen massa on vain kolmasosa Auringon massasta. Tällaiset punaiset kääpiöt ovat luonnostaan vähintään 50 kertaa Aurinkoa himmeämpiä, ja ne ovat yleisimpiä tähtiä galaksissamme: 100:sta Aurinkoa lähimmästä tähdestä 80 kuuluu tähän luokkaan.
”Punaiset kääpiöt ovat ihanteellisia kohteita etsittäessä pienimassaisia planeettoja, joissa voisi olla nestemäistä vettä. Koska tällaiset kääpiöt säteilevät vähemmän valoa, asuinkelpoinen vyöhyke on paljon lähempänä niitä kuin Auringon ympärillä”, korostaa Xavier Bonfils, työtoveri Lissabonin yliopistosta. Tällä vyöhykkeellä sijaitsevat planeetat on sitten helpompi havaita radiaalinopeusmenetelmällä , joka on menestyksekkäin eksoplaneettojen havaitsemisessa.
Kaksi vuotta sitten sama tähtitieteilijäryhmä löysi jo planeetan Gliese 581:n ympäriltä (ks. ESO:n lehdistötiedote eso0539). Sen massa on 15 maapallon massaa, eli samanlainen kuin Neptunuksen massa, ja se kiertää isäntätähteään 5,4 päivässä. Tuolloin tähtitieteilijät olivat jo nähneet viitteitä toisesta planeetasta. He tekivät siis uudet mittaukset ja löysivät uuden super-Maan, mutta myös selviä viitteitä toisesta, 8 Maan massan planeetasta, jonka kiertorata kestää 84 päivää. Gliese 581:tä ympäröivässä planeettajärjestelmässä on siis peräti kolme enintään 15 maapallon massaista planeettaa, ja se on sellaisenaan varsin merkittävä järjestelmä.
Löytö tehtiin HARPS:n (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher) ansiosta, joka on ehkä maailman tarkin spektrografi. HARPS sijaitsee ESO:n 3,6 metrin teleskoopissa La Sillassa, Chilessä, ja se pystyy mittaamaan nopeuksia tarkkuudella, joka on parempi kuin yksi metri sekunnissa (tai 3,6 km/h)! HARPS on yksi menestyksekkäimmistä välineistä eksoplaneettojen havaitsemisessa, ja sillä on jo useita viimeaikaisia ennätyksiä, mukaan lukien toisen ”Neptunusten kolmikon” löytyminen (ESO:n lehdistötiedote eso0618, ks. myös ESO:n lehdistötiedote eso0427).
Havainnoidut nopeusvaihtelut vaihtelevat välillä 2-3 metriä sekunnissa, mikä vastaa noin 9 km/h! Se on reippaasti kävelevän ihmisen nopeus. Näin pieniä signaaleja ei olisi voitu erottaa ”pelkästä kohinasta” useimmilla nykyisin käytettävissä olevilla spektrografeilla.
”HARPS on ainutlaatuinen planeettojen metsästyskone”, sanoo Michel Mayor Geneven observatoriosta ja HARPSin päätutkija. ”HARPSin uskomattoman tarkkuuden vuoksi olemme keskittyneet pienimassaisiin planeettoihin. Ja voimme epäilemättä sanoa, että HARPS on ollut erittäin menestyksekäs: 13:sta tunnetusta planeetasta, joiden massa on alle 20 maapallon massaa, 11 löydettiin HARPSin avulla!”
HARPS on erittäin tehokas myös planeettajärjestelmien löytämisessä, joissa on paljastettava pieniä signaaleja. Kaksi järjestelmää, joissa tiedetään olevan kolme pienimassaista planeettaa – HD 69830 ja Gl 581 – löydettiin HARPS:lla.
”Ja olemme luottavaisia, että tähän mennessä saatujen tulosten perusteella maapallon massan omaavan planeetan löytäminen punaisen kääpiön ympäriltä on käden ulottuvilla”, vakuuttaa Mayor.
Huomautukset
: Käyttämällä radiaalinopeusmenetelmää tähtitieteilijät voivat saada vain minimimassan (koska se kerrotaan kiertoradan tason kallistuksen sinillä näköyhteyteen nähden, joka on tuntematon). Tilastollisesta näkökulmasta tämä on kuitenkin usein lähellä järjestelmän todellista massaa. Kahdella muulla järjestelmällä massa on lähellä tätä. OGLE-2005-BLG-390L:ää ympäröivän jäisen planeetan, joka löydettiin mikrolisensoinnilla teleskooppiverkostolla, johon kuului myös La Sillan teleskooppi (ESO 03/06), (todellinen) massa on 5,5 Maan massaa. Se kiertää kuitenkin paljon kauempana pienestä isäntätähdestään ja on siten paljon kylmempi. Toinen on yksi tähteä Gliese 876 ympäröivistä planeetoista. Sen minimimassa on 5,89 Maan massaa (ja todennäköinen todellinen massa 7,53 Maan massaa) ja se kiertää kiertoradan alle kahdessa päivässä, joten se on liian kuuma nestemäisen veden esiintymiselle.
: Gl 581 eli Gliese 581 on 581. merkintä Gliese-luettelossa, jossa luetellaan kaikki tunnetut tähdet 25 parsekin (81,5 valovuoden) säteellä Auringosta. Alun perin Gliese laati ja julkaisi sen vuonna 1969, ja myöhemmin Gliese ja Jahreiss päivittivät sen vuonna 1991.
: Tämä perustavanlaatuinen havainnointimenetelmä perustuu keskustähden nopeuden vaihteluiden havaitsemiseen, jotka johtuvat (näkymättömän) eksoplaneetan aiheuttaman vetovoiman suunnan muuttumisesta sen kiertäessä tähteä. Mitattujen nopeusvaihteluiden arvioinnin avulla voidaan päätellä planeetan rata, erityisesti sen jakso ja etäisyys tähdestä sekä vähimmäismassa.
Lisätietoa
Tästä tutkimuksesta on raportoitu Astronomy and Astrophysics -lehden päätoimittajakirjeenä toimitetussa artikkelissa (”The HARPS search for southern extra-solar planets : XI. An habitable super-Earth (5 MEarth) in a 3-planet system”, by S. Udry et al.). Julkaisu on saatavilla osoitteesta http://obswww.unige.ch/~udry/udry_preprint.pdf.
Ryhmään kuuluvat Stéphane Udry, Michel Mayor, Christophe Lovis, Francesco Pepe ja Didier Queloz (Geneven observatorio, Sveitsi), Xavier Bonfils (Lisbonnen observatorio, Portugali), Xavier Delfosse, Thierry Forveille ja C.Perrier (LAOG, Grenoble, Ranska), François Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Ranska) ja Jean-Luc Bertaux (Service d’Aéronomie du CNRS, Ranska)
Yhteyshenkilöt
Stéphane Udry
Geneven yliopiston observatorio
Genevessä, Sveitsissä
Tel: +41 22 379 22 00
Sähköposti: [email protected]
Michel Mayor
Geneven yliopiston observatorio
Geneve, Sveitsi
Sähköposti: [email protected]
Thierry Forveille
LAOG
France
Email: [email protected]
Xavier Bonfils
Lisbonnen observatorio
Lisbonne, Portugali
Tel: +351 21 361 67 43
Sähköposti: [email protected]
Yhteys ESO:n kanssa sosiaalisessa mediassa
.