Credit imagine: ESO
O echipă europeană de astronomi [1] anunță descoperirea și studiul a două noi planete extra-solare (exoplanete). Ele aparțin obiectelor candidaților de tranzit OGLE și ar putea fi caracterizate în detaliu. Acest lucru simplifică numărul de exoplanete descoperite prin metoda de tranzit; acum sunt cunoscute trei astfel de obiecte.
Observațiile au fost efectuate în martie 2004 cu ajutorul spectrografului multi-fibre FLAMES pe telescopul VLT Kueyen de 8,2 m la Observatorul Paranal ESO (Chile). Aceștia au permis astronomilor să măsoare viteze radiale exacte pentru patruzeci și unu de stele pentru care a fost detectată o scufundare temporară a luminozității prin sondajul OGLE. Acest efect ar putea fi semnătura tranzitului în fața stelei unei planete orbitante, dar poate fi cauzată și de un mic însoțitor stelar.
Pentru două dintre stele (OGLE-TR-113 și OGLE-TR-132), schimbările de viteză măsurate au relevat prezența însoțitorilor de masă planetară pe orbitele cu perioadă extrem de scurtă.
Acest rezultat confirmă existența unei noi clase de planete uriașe, desemnate „Jupiteri foarte fierbinți” datorită dimensiunii lor și a temperaturii foarte ridicate a suprafeței. Sunt extrem de aproape de stelele lor gazdă, orbitându-le în mai puțin de 2 zile (Pământ).
Metoda de tranzit pentru detectarea exoplanetelor va fi „demonstrată” pentru un public larg pe 8 iunie 2004, când planeta Venus trece prin fața discului solar, cf. programul VT-2004.
Descoperirea altor lumi
În ultimul deceniu, astronomii au aflat că sistemul nostru solar nu este unic, deoarece peste 120 de planete uriașe care orbitează alte stele au fost descoperite prin sondaje cu viteză radială (vezi ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 și ESO PR 03/03).
Cu toate acestea, tehnica cu viteză radială nu este singurul instrument pentru detectarea exoplanetelor. Când o planetă se întâmplă să treacă în fața stelei sale (așa cum se vede de pe Pământ), aceasta blochează o mică parte din lumina stelei din punctul nostru de vedere. Cu cât planeta este mai mare, în raport cu stea, cu atât este mai mare fracția de lumină care este blocată.
Este exact același efect când Venus tranzitează discul Solar la 8 iunie 2004, cf. PR PR 03/04 și site-ul web al programului VT-2004. În secolele trecute, astfel de evenimente au fost folosite pentru a estima distanța Soare-Pământ, cu implicații extrem de utile pentru astrofizică și mecanica cerească.
În prezent, tranzitele planetare câștigă o importanță reînnoită. Mai multe sondaje încearcă să găsească semnăturile slabe ale altor lumi, prin măsurători fotometrice stelare, în căutarea întunecării periodice a unei stele pe măsură ce o planetă trece prin fața discului.
Unul dintre acestea, sondajul OGLE, a fost inițial conceput pentru a detecta evenimente de microlensificare prin monitorizarea luminozității unui număr foarte mare de stele la intervale regulate. În ultimii patru ani, a inclus, de asemenea, o căutare a „scufundărilor” superficiale periodice ale luminozității stelelor, cauzată de tranzitul regulat al obiectelor mici orbitante (stele mici, pitici maronii sau planete de dimensiunea Jupiter). Echipa OGLE a anunțat, de atunci, 137 de „candidați de tranzit planetar” din sondajul lor despre aproximativ 155.000 de stele pe două câmpuri din cerul sudic, unul în direcția Centrului Galactic, celălalt în constelația Carina.
Rezolvarea naturii tranzitelor OGLE
Candidații de tranzit OGLE au fost detectați prin prezența unei scăderi periodice de câteva procente în luminozitatea stelelor observate. Raza unei planete de dimensiunea Jupiter este de aproximativ 10 ori mai mică decât cea a unei stele de tip solar [2], adică acoperă aproximativ 1/100 din suprafața stelei și, prin urmare, blochează aproximativ 1% din lumina stelară în timpul tranzitul.
Cu toate acestea, prezența unui eveniment de tranzit nu dezvăluie natura organismului de tranzit. Acest lucru se datorează faptului că o stea cu masă redusă sau o pitică brună, precum și luminozitatea variabilă a unui sistem binar eclipsant de fundal văzut în aceeași direcție, pot duce la variații de luminozitate care simulează cele produse de o planetă gigantă orbitantă.
Cu toate acestea, natura obiectului tranzitoriu poate fi stabilită prin observații cu viteză radială a stelei părinte. Mărimea variațiilor de viteză (amplitudinea) sunt direct legate de masa obiectului de companie și, prin urmare, permit discriminarea între stele și planete, deoarece cauza luminozității observate este „înmuiată”.
În acest fel, căutările de tranzit fotometric și măsurătorile de viteză radială se combină pentru a deveni o tehnică foarte puternică de detectare a noilor exoplanete. Mai mult, este deosebit de util pentru elucidarea caracteristicilor acestora. În timp ce detectarea unei planete prin metoda vitezei radiale nu produce decât o estimare mai mică a masei sale, măsurarea tranzitului face posibilă determinarea masei exacte, a razei și a densității planetei.
Urmărirea observațiilor cu viteză radială ale celor 137 de candidați OGLE de tranzit nu este o sarcină ușoară, deoarece stelele sunt relativ slabe (mărimi vizuale în jurul valorii de 16). Acest lucru se poate face numai folosind un telescop din clasa 8-10 m cu un spectrograf de înaltă rezoluție.
Natura celor două noi exoplanete
Prin urmare, o echipă europeană de astronomi [1] a folosit telescopul VLT Kueyen de 8,2 m. În martie 2004, aceștia au urmat 41 de „vedete de top de tranzit” OGLE în decurs de 8 jumătăți de noapte. Au profitat de capacitatea multiplex a instalației de legătură fibră FLAMES / UVES, care permite obținerea spectrelor de înaltă rezoluție de 8 obiecte simultan și măsoară viteze stelare cu o precizie de aproximativ 50 m / s.
În timp ce marea majoritate a candidaților de tranzit OGLE s-au dovedit a fi stele binare (în mare parte stele mici, cool, care tranzitează în fața stelelor de tip solar), două dintre obiecte, cunoscute sub numele de OGLE-TR-113 și OGLE-TR-132, au fost s-a găsit că prezintă variații mici de viteză. Când toate observațiile disponibile - variații de lumină, spectrul stelar și schimbările de viteză radială - au fost combinate, astronomii au putut să stabilească că pentru aceste două stele, obiectele tranzitorii au mase compatibile cu cele ale unei planete uriașe ca Jupiter.
Interesant este că ambele noi planete au fost detectate în jurul unor stele destul de îndepărtate din galaxia Calea Lactee, în direcția constelației sudice Carina. Pentru OGLE-TR-113, steaua mamă este de tip F (ușor mai caldă și mai masivă decât Soarele) și este situată la o distanță de aproximativ 6000 de ani-lumină. Planeta orbitantă este cu aproximativ 35% mai grea, iar diametrul său este cu 10% mai mare decât cel al lui Jupiter, cea mai mare planetă din sistemul solar. Orbitează steaua o dată la 1,43 zile la o distanță de doar 3,4 milioane km (0,0228 UA). În sistemul solar, Mercur este de 17 ori mai departe de Soare. Temperatura de suprafață a acelei planete, care la fel ca Jupiter este un gigant gazos, este corespunzător mai mare, probabil peste 1800? C.
Distanța până la sistemul OGLE-TR-132 este de aproximativ 1200 de ani-lumină. Această planetă este la fel de grea ca Jupiter și cu aproximativ 15% mai mare (dimensiunea sa este încă oarecum incertă). Orbitează o stea pitică K (mai rece și mai puțin masivă decât Soarele) o dată la 1,69 zile la o distanță de 4,6 milioane km (0,0306 AU). De asemenea, această planetă trebuie să fie foarte caldă.
O nouă clasă de exoplanete
Cu obiectul de tranzit planetar găsit anterior OGLE-TR-56 [3], cele două noi obiecte OGLE definesc o nouă clasă de exoplanete, care încă nu sunt detectate de sondajele de viteză radială curente: planetele cu perioade extrem de scurte și orbitele corespunzătoare mici. Distribuția perioadelor orbitale pentru „Jupiteri fierbinți” detectate în urma sondajelor de viteză radială pare să scadă sub 3 zile și nu a fost găsită anterior o planetă cu o perioadă orbitală mai mică de aproximativ 2,5 zile.
Existența celor trei planete OGLE arată acum că „Jupiteri foarte fierbinți” există, chiar dacă acestea pot fi destul de rare; probabil despre un astfel de obiect pentru fiecare 2500 până la 7000 de stele. Astronomii sunt cu adevărat încurcați de modul în care obiectele planetare reușesc să ajungă în orbite atât de mici, atât de aproape de stelele lor centrale.
Spre deosebire de metoda vitezei radiale care este responsabilă pentru marea majoritate a detectărilor planetei în jurul stelelor normale, combinația dintre observațiile de tranzit și viteza radială face posibilă determinarea adevăratei mase, razei și deci densității medii a acestor planete.
Așteptări mari
Cele două noi obiecte dublează numărul de exoplanete cu masa și raza cunoscută (cele trei obiecte OGLE plus HD209458b, care a fost detectat prin sondajele de viteză radială, dar pentru care ulterior s-a observat un tranzit fotometric). Noile informații despre mase și raze exacte sunt esențiale pentru înțelegerea fizicii interne a acestor planete.
Complementaritatea tehnicilor de tranzit și viteză radială deschide acum ușa către un studiu detaliat al adevăratelor caracteristici ale exoplanetelor. Căutările spațiale pentru tranzitele planetare - cum ar fi misiunile COROT și KEPLER - împreună cu observațiile de urmărire a vitezei radiale bazate pe sol vor duce în viitor la caracterizarea altor lumi la fel de mici ca Pământul nostru.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
