Eksosolarni planet v kozmični jasli

Astronomi odkrijejo planete na prašnem disku nove zvezde

Na novo odkriti velikanski planet kroži svojo mlado, aktivno osrednjo zvezdo na notranjem robu svojega obodnega diska plina in prahu (umetniška upodobitev). © MPI za astronomijo
prebral

Znanstveniki so odkrili najmlajši znani planet zunaj osončja. Njegova mati zvezda še vedno obdaja plin in prah, iz katerega se je nedavno rodil. To opazovanje omogoča pomembne ugotovitve o času nastanka planetov, astronomi v aktualni številki znanstvene revije Nature.

Kako nastanejo planetarni sistemi? Kako pogosti ste? Kako so strukturirani? Koliko bivalnih planetov, ki so podobni Zemlji, je na naši Mlečni poti? V zadnjem desetletju so se astronomi veliko bolj približali odgovorom na ta vprašanja. Z odkritjem prvega planeta, ki kroži okoli zvezde, ki ni Sonce, se je leta 1995 začelo sistematično raziskovanje ekstrasolarnih planetarnih sistemov.

Do danes, le dvanajst let pozneje, so znanstveniki odkrili več kot 250 ekstrasolarnih planetov. Delovna skupina na Inštitutu Max Planck za astronomijo prav tako išče in preučuje ta nebesna telesa. Ker se planeti pojavljajo poleg svetle zvezde, kot so kresnice poleg reflektorja, jih ponavadi (še) ne vidimo neposredno. Zato se morajo astronomi zateči k metodi posrednega odkrivanja.

Planeti krožijo nad svojo matično zvezdo in se "vlečejo" s svojo gravitacijo nanjo, ki občasno spreminja smer. Posledica tega je, da se hitrost zvezde razlikuje glede na vidno linijo do nas: Ko enkrat pride do nas košček, potem nam pobegne. V prvem primeru so svetlobni valovi zvezde "stisnjeni" (modri premik), v drugem primeru so "raztegnjeni" (rdeči premik). Ta periodični premik črt v zvezdnem spektru, ki ga povzroči Dopplerjev učinek, izda obstoj planeta in omogoča določitev spodnje meje njegove mase.

Uspešen lov na planet

Do danes je ta metoda lova na planete daleč najbolj uspešna. Vendar še ni bil odkrit noben planet, ki bi krožil po mladi zvezdi, podobni soncu. Zlasti odkrivanje mladih planetov bi dalo pomemben ključ za odgovore na vprašanja, kako in kje planeti nastajajo ter v kakšnem časovnem okviru se ta proces odvija. zaslon

Glede na to delovna skupina Inštituta Max Planck za astronomijo (MPIA) v Heidelbergu od leta 2003 meri odstopanje radialnih hitrosti približno 200 mladih zvezd, vključno s tistimi iz bližnje zvezde TW Hydrae. Starost te zvezde je le osem do deset milijonov let, to je približno 1/500 starosti našega sonca. Poleg tega je - značilna za najmlajše zvezde - še vedno obdana z obodnim diskom plina in prahu. Znanstveniki že dolgo sumijo, da se planeti oblikujejo v takšnih rezinah novorojenih zvezd.

Planetarni spremljevalec namesto zvezdnih pik

Diagram prikazuje spreminjanje radialne hitrosti zvezde TW Hydrae, izmerjeno spomladi 2007. Izmerjene podatke lahko predstavljamo z vibracijo v obdobju 3, 56 dni, ki nastane s kroženjem orjaškega planeta. MPI za astronomijo

Heidelberški astronomi so našli dokaze o planetu, ki kroži okoli zvezde TW Hydrae na notranjem robu njenega obodnega diska. "Ko smo opazili spreminjanje radialne hitrosti TW Hydrae, smo ugotovili občasne spremembe, ki kažejo na prisotnost planetarnega spremljevalca, ne pa na zvezdne lise, " pravi Johny Setiawan. MPIA), vodja programa opazovanja. Odkritje se je zgodilo s spektrografom FEROS na 2, 2 m teleskopu družbe Max Planck in evropskega južnega observatorija (ESO) na La Silla v Čilu.

Na novo odkriti planet, imenovan TW Hydrae b, je eden izmed "težkih uteži". Ima približno desetkrat večjo maso Jupitra, največjega planeta v našem osončju, in osrednjo zvezdo obkroži v samo 3, 56 dneh na razdalji približno šest milijonov kilometrov. To je štiri odstotke oddaljenosti Zemlje od sonca.

Dejavnost osrednje zvezde pa je kritična točka za zaznavanje novega planeta - še posebej, če gre za mlado zvezdo, katere površina še vedno vre. Na primer, velike zvezdne lise (analogne sončnim pikam) lahko simulirajo spreminjanje radialne hitrosti, značilno za prisotnost planeta. Za izključitev napake smo natančno pregledali vse kazalnike aktivnosti na TW Hydrae. Toda njihove značilnosti se bistveno razlikujejo od opazovanih glavnih sprememb radialne hitrosti. Manj redni so in imajo krajša obdobja, pravi Ralf Launhardt (MPIA), ki koordinira različne programe za iskanje planetov okoli mladih zvezd.

Rojen prahu in plina

Planeti se tvorijo iz prahu in plina v obkrožnem disku takoj po rojstvu osrednje zvezde. Vsi vidiki tega procesa še niso razumljeni. Vendar odkritje TW Hydrae b ponuja nove nove namige za teorije o tvorbi planetov. Doslej so astronomi vedeli, da je povprečna življenjska doba obkrožnih diskov 10 do 30 milijonov let, kar je največji čas, ki je na voljo za nastanek planetov na disku. Opazovanje TW Hydrae b prvič zagotavlja resnično zgornjo mejo časa, potrebnega za nastanek planeta: njegova geneza ne more trajati več kot osem do deset milijonov let, starost matične zvezde.

"To je eno najzanimivejših odkritij pri raziskovanju ekstrasolarnih planetov, " pravi Thomas Henning, direktor oddelka za oblikovanje planetov in zvezd na Inštitutu za astronomijo Max Planck: "To je prvi neposreden dokaz, da v obkrožnem disku dejansko Ustvarjajo planeti. Odkritje TW Hydrae b nam daje možnost, da razvoj diska neposredno povežemo z evolucijo tvorbe planetov. "Tako je TW Hydrae idealen mejnik za numerične modele oblikovanja planetov.

Ali smo sami v vesolju?

Na Inštitutu Max Planck za astronomijo razvijajo in gradijo naslednje generacije opazovalnih instrumentov za zaznavanje ekstrasolarnih planetov z drugimi metodami: direktno slikanje, merjenje navideznega gibanja zvezde na nebu (astrometrija) in merjenje spremembe svetlosti zvezde. ko planet preide pred svojo osrednjo zvezdo (tranzitna fotometrija).

Uporaba teh instrumentov bo v bližnji prihodnosti pripeljala do odkritja drugih planetov, ki jih metoda radialne hitrosti ni mogoče zaznati. Posledica raznolikosti planetarnih sistemov bo boljše razumevanje tvorbe planetov. Potem bomo lahko svoj solarni sistem postavili v univerzalni kontekst in nekega dne bo odgovoril na vprašanje: "Ali smo sami v vesolju?"

(MPG, 03.01.2008 - DLO)