Stjörnufræðingar hafa með hjálp Kepler geimsjónauka NASA uppgötvað sex reikistjörnur í þéttsetnasta, flatasta og um leið óvenjulegasta sólkerfi sem fundist hefur hingað til. Reikistjörnurnar, sem eru líklega úr blöndu bergs og gass, eru á braut um stjörnuna Kepler-11 en hún líkist sólinni og er í 2.000 ljósára fjarlægð. Allar eru þær talsvert stærri en jörðin og mjög nálægt sinni móðurstjörnu. Á sama tíma var tilkynnt að Kepler hefði hugsanlega fundið allt að 1.235 aðrar fjarreikistjörnur, þar á meðal fyrstu reikistjörnurnar á stærð við jörðina og að mögulega séu að minnsta kosti fimm í lífbeltum sinna sólkerfa. Greint er frá þessu í nýjustu heftum tímaritanna Nature og The Astrophysical Journal.
„Kepler-11 sólkerfið er stórmerkilegt“ segir Jack Lissauer, stjörnufræðingur sem starfar við Kepler verkefnið. „Þetta sólkerfi er óvenju flatt og inniheldur ótrúlegan fjölda stórra reikistjarna sem allar eru mjög nálægt móðurstjörnunni. Okkur grunaði ekki að sólkerfi eins og þetta gæti verið til.“
Fimm innstu reikistjörnurnar — Kepler-11b, Kepler-11c, Kepler-11d, Kepler-11e og Kepler-11f — eru svo þétt saman að þær kæmust allar fyrir fyrir innan braut Merkúríusar væru þær í sólkerfinu okkar. Umferðartímar þeirra er því stuttur eða milli 10,3 og 46,7 dagar. Sjötta og ysta reikistjarnan — Kepler-11g — er öllu fjarlægari en væri samt nokkurn veginn milli Merkúrísar og Venusar væri hún í sólkerfinu okkar. Hún er 118 daga að snúast í kringum móðurstjörnuna.
Móðurstjarnan sjálf, Kepler-11, er svipuð sólinni að massa og hitastigi en aðeins eldri. Hún er í 2.000 ljósára fjarlægð í stjörnumerkinu Svaninum en sést ekki með berum augum (hún er við 14. birtustig).
Allar þessar reikistjörnur eru harla ólíkar reikistjörnum okkar sólkerfis. Fimm innstu reikistjörnurnar eru allt frá því að vera risajarðir upp í að vera á stærð við Úranus og Neptúnus (2,3 til 13,5 sinnum massameiri en jörðin og 2 til 4,5 sinnum breiðari).
Eðlismassi reikistjarnanna (fundinn út frá massa og rúmmáli (stærð)) gefur stjörnufræðingum hugmynd um efnasamsetningu þeirra. Eðlismassi allra reikistjarnanna sex er lágur eða á bilinu 3,1 g/cm3 (örlítið minni en eðlismassi tunglsins) til 0,5 g/cm3 (minni en eðlismassi Satúrnusar sem er nánast eingöngu gashnöttur). Líklegt er að tvær innstu reikistjörnurnar, sem hafa hæstan eðlismassa, séu ýmist blöndur bergs, vatns og gass á meðan hinar ytri, sem hafa lægri eðlismassa, eru nánast eingöngu úr gasi.
Ekki reyndist unnt að ákvarða massa sjöttu og ystu reikistjörnunnar nákvæmlega en hún er líklega 3,7 sinnum breiðari en jörðin og rétt innan við 300 sinnum massameiri (örlítið massaminni en Júpíter).
„Við vitum nú að sólkerfi á borð við þetta eru frekar óalgeng. Sennilega hefur innan við 1% stjarna sólkerfi eins og Kepler-11“ segir Lissauer.
Uppbygging þessa óvenjulega sólkerfis gefur ákveðnar vísbendingar um myndun þess. Kepler-11d, Kepler-11e og Kepler-11f innihalda allar talsvert magn léttra gastegunda, líklega vetni og helíum fyrst og fremst, sem bendir til þess að þær hafi myndast nokkuð hratt, líklega á innan við 5 milljónum ára, snemma í sögu sólkerfisins.
Yfirleitt minnkar eðlismassi reikistjarna því fjær sem þær eru frá sólinni. Hitinn og sólvindurinn leikur innstu reikistjörnurnar grátt og sviptir þær lofthjúpum sínum, sér í lagi ef um léttar gastegundir eins og vetni og helíum er að ræða. Nálægðin og lágur eðlismassi benda því til þess að reikistjörnurnar hafi myndast utar í sólkerfinu en smám saman færst innar með tímanum.
„Frekari gögn frá Kepler gera okkur kleift að reikna út stærðir reikistjarnanna með meiri nákvæmni og jafnvel finna fleiri reikistjörnur á braut um Kepler-11“ segir Lissauer. „Kannski finnum við sjöundu reikistjörnuna í þessu sólkerfi, annað hvort þegar hún gengur fyrir stjörnuna [1] eða út frá þeim áhrifum sem þyngdartog hennar hefur á stjörnuna og hinar reikistjörnurnar. Við eigum alla vega margt eftir ólært um fjölbreytileika reikistjarna í Vetrarbrautinni okkar.“
Metfjöldi áður óþekktra reikistjarna
Á sama tíma og greint var frá Kepler-11 sólkerfinu var tilkynnt að sjónaukinn hefði hugsanlega fundið 1.235 áður óþekktar fjarreikistjörnur. Af þeim eru 68 á stærð við jörðina, 288 risajarðir, 662 á stærð við Neptúnus, 165 á stærð við Júpíter og 19 stærri. Af öllum þessum fjölda eru vísbendingar um að minnsta kosti 170 fjölhnatta sólkerfi.
Niðurstöðurnar eru byggðar á athugunum sem gerðar voru yfir fjögurra mánaða tímabil milli 12. maí og 17. september 2009. Í vor og haust á þessu ári, þegar stjörnumerkin Svanurinn og Harpan eru hátt á himni, verða gerðar nánari athuganir á þessum stjörnum í þeirri von að tilvist reikistjarnanna verði staðfest [2].
„Kepler sér aðeins 1/400 af himninum“ segir William Borucki stjarneðlisfræðingur sem hefur yfirumsjón með Kepler verkefninu. „Auk þess getur Kepler aðeins fundið lítið brot af reikistjörnum í kringum þær sólir sem sjónaukinn fylgist með vegna þess að brautir þeirra eru ekki alltaf í sjónlínu við jörðina. Þegar við tökum þetta tvennt með í reikninginn benda niðurstöður okkar til þess að það hljóti að vera milljónir reikistjarna á braut um stjörnur í nágrenni sólar.“
„Sú staðreynd að við höfum fundið svo mörg ný sólkerfi á svo litlu svæði á hvelfingunni bendir til þess að í Vetrarbrautinni okkar séu milljónir reikistjarna á braut um stjörnur sem líkjast sólinni okkar“ segir Borucki. „Nú vitum við um allt að 68 hugsanlegar reikistjörnur á stærð við jörðina og allt að 54 hugsanlegar reikistjörnur í lífbeltum annarra sólkerfa. Í kringum sumar þeirra gætu verið tungl þar sem vatn gæti verið fljótandi á yfirborðinu.“
Af reikistjörnunum 54 sem fundust í lífbeltum sinna sólkerfa eru sennilega fimm á stærð við jörðina. Hinar 49 eru líklega frá því að vera risajarðir — að minnsta kosti tvöfalt stærri en jörðin — upp í að vera gasrisar á stærð við Júpíter.
Þessar uppgötvanir marka tímamót í stjarnvísindum. Við færumst sífellt nær því að finna aðrar jarðir í kringum fjarlægar sólir. Hver veit hvað bíður handan við hornið?
Skýringar
[1] Kepler geimsjónaukinn starir á um 156.000 stjörnur á himinhvelfingunni milli stjörnumerkjanna Svansins og Hörpunnar. Um borð í sjónaukanum er mjög næmur ljósmælir sem mælir birtubreytingar stjörnu sem verður þegar reikistjarna gengur þvert fyrir stjörnuna frá jörðu séð. Við þvergönguna dregur reikistjarnan tímabundið úr birtu stjörnunnar. Þvergangan stendur jafnan stutt yfir, oftast í fáeinar klukkustundir en ferlið verður að endurtaka sig, valda alltaf sömu birtuminnkun og standa jafnlengi yfir í hvert sinn til að hægt sé að staðfesta tilvist reikistjörnu. Hægt er að reikna út stærð reikistjörnunnar út frá birtuminnkuninni, en umferðartímann og þar af leiðandi fjarlægðina milli stjörnunnar og reikistjörnunnar er hægt að reikna út frá tímanum sem líður milli hverrar þvergöngu.
[2] Staðfesta þarf allar reikistjörnur sem finnast með þessari þvergönguaðferð með öðrum mælingum, t.d. Doppler litrófsmælingum. Í þeirri aðferð mælir sjónaukinn örlitlar breytingar í litrófi móðurstjörnunnar sem rekja má til þeirra þyngdaráhrifa sem reikistjarnan hefur á stjörnuna. Flestar reikistjörnur utan okkar sólkerfis hafa fundist með þeim hætti.
Kepler-11 er of dauf og of fjarlæg til þess að hægt sé að gera Dopper litrófsmælingar með þeirri tækni sem við búum yfir í dag. Massi fimm innstu reikistjarnanna var áætlaður út frá þeim þyngdaráhrifum sem verkar milli þeirra og kemur sem örlítil frávik í tímasetningum þverganganna.
Tenglar
Tengiliður
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Þetta er fréttatilkynning frá Stjörnufræðivefnum stj1104
Keplerssjónaukinn finnur sex reikistjörnur í óvenjulegu sólkerfi
Einnig tilkynnt um metfjölda áður óþekktra reikistjarna
Sævar Helgi Bragason 03. feb. 2011 Fréttir
Keplerssjónaukinn hefur fundið þéttsetnasta og flatasta sólkerfið hingað til og mögulega 1.235 fjarreikistjörnur.
Stjörnufræðingar hafa með hjálp Kepler geimsjónauka NASA uppgötvað sex reikistjörnur í þéttsetnasta, flatasta og um leið óvenjulegasta sólkerfi sem fundist hefur hingað til. Reikistjörnurnar, sem eru líklega úr blöndu bergs og gass, eru á braut um stjörnuna Kepler-11 en hún líkist sólinni og er í 2.000 ljósára fjarlægð. Allar eru þær talsvert stærri en jörðin og mjög nálægt sinni móðurstjörnu. Á sama tíma var tilkynnt að Kepler hefði hugsanlega fundið allt að 1.235 aðrar fjarreikistjörnur, þar á meðal fyrstu reikistjörnurnar á stærð við jörðina og að mögulega séu að minnsta kosti fimm í lífbeltum sinna sólkerfa. Greint er frá þessu í nýjustu heftum tímaritanna Nature og The Astrophysical Journal.
„Kepler-11 sólkerfið er stórmerkilegt“ segir Jack Lissauer, stjörnufræðingur sem starfar við Kepler verkefnið. „Þetta sólkerfi er óvenju flatt og inniheldur ótrúlegan fjölda stórra reikistjarna sem allar eru mjög nálægt móðurstjörnunni. Okkur grunaði ekki að sólkerfi eins og þetta gæti verið til.“
Fimm innstu reikistjörnurnar — Kepler-11b, Kepler-11c, Kepler-11d, Kepler-11e og Kepler-11f — eru svo þétt saman að þær kæmust allar fyrir fyrir innan braut Merkúríusar væru þær í sólkerfinu okkar. Umferðartímar þeirra er því stuttur eða milli 10,3 og 46,7 dagar. Sjötta og ysta reikistjarnan — Kepler-11g — er öllu fjarlægari en væri samt nokkurn veginn milli Merkúrísar og Venusar væri hún í sólkerfinu okkar. Hún er 118 daga að snúast í kringum móðurstjörnuna.
Móðurstjarnan sjálf, Kepler-11, er svipuð sólinni að massa og hitastigi en aðeins eldri. Hún er í 2.000 ljósára fjarlægð í stjörnumerkinu Svaninum en sést ekki með berum augum (hún er við 14. birtustig).
Allar þessar reikistjörnur eru harla ólíkar reikistjörnum okkar sólkerfis. Fimm innstu reikistjörnurnar eru allt frá því að vera risajarðir upp í að vera á stærð við Úranus og Neptúnus (2,3 til 13,5 sinnum massameiri en jörðin og 2 til 4,5 sinnum breiðari).
Eðlismassi reikistjarnanna (fundinn út frá massa og rúmmáli (stærð)) gefur stjörnufræðingum hugmynd um efnasamsetningu þeirra. Eðlismassi allra reikistjarnanna sex er lágur eða á bilinu 3,1 g/cm3 (örlítið minni en eðlismassi tunglsins) til 0,5 g/cm3 (minni en eðlismassi Satúrnusar sem er nánast eingöngu gashnöttur). Líklegt er að tvær innstu reikistjörnurnar, sem hafa hæstan eðlismassa, séu ýmist blöndur bergs, vatns og gass á meðan hinar ytri, sem hafa lægri eðlismassa, eru nánast eingöngu úr gasi.
Ekki reyndist unnt að ákvarða massa sjöttu og ystu reikistjörnunnar nákvæmlega en hún er líklega 3,7 sinnum breiðari en jörðin og rétt innan við 300 sinnum massameiri (örlítið massaminni en Júpíter).
„Við vitum nú að sólkerfi á borð við þetta eru frekar óalgeng. Sennilega hefur innan við 1% stjarna sólkerfi eins og Kepler-11“ segir Lissauer.
Uppbygging þessa óvenjulega sólkerfis gefur ákveðnar vísbendingar um myndun þess. Kepler-11d, Kepler-11e og Kepler-11f innihalda allar talsvert magn léttra gastegunda, líklega vetni og helíum fyrst og fremst, sem bendir til þess að þær hafi myndast nokkuð hratt, líklega á innan við 5 milljónum ára, snemma í sögu sólkerfisins.
Yfirleitt minnkar eðlismassi reikistjarna því fjær sem þær eru frá sólinni. Hitinn og sólvindurinn leikur innstu reikistjörnurnar grátt og sviptir þær lofthjúpum sínum, sér í lagi ef um léttar gastegundir eins og vetni og helíum er að ræða. Nálægðin og lágur eðlismassi benda því til þess að reikistjörnurnar hafi myndast utar í sólkerfinu en smám saman færst innar með tímanum.
„Frekari gögn frá Kepler gera okkur kleift að reikna út stærðir reikistjarnanna með meiri nákvæmni og jafnvel finna fleiri reikistjörnur á braut um Kepler-11“ segir Lissauer. „Kannski finnum við sjöundu reikistjörnuna í þessu sólkerfi, annað hvort þegar hún gengur fyrir stjörnuna [1] eða út frá þeim áhrifum sem þyngdartog hennar hefur á stjörnuna og hinar reikistjörnurnar. Við eigum alla vega margt eftir ólært um fjölbreytileika reikistjarna í Vetrarbrautinni okkar.“
Metfjöldi áður óþekktra reikistjarna
Á sama tíma og greint var frá Kepler-11 sólkerfinu var tilkynnt að sjónaukinn hefði hugsanlega fundið 1.235 áður óþekktar fjarreikistjörnur. Af þeim eru 68 á stærð við jörðina, 288 risajarðir, 662 á stærð við Neptúnus, 165 á stærð við Júpíter og 19 stærri. Af öllum þessum fjölda eru vísbendingar um að minnsta kosti 170 fjölhnatta sólkerfi.
Niðurstöðurnar eru byggðar á athugunum sem gerðar voru yfir fjögurra mánaða tímabil milli 12. maí og 17. september 2009. Í vor og haust á þessu ári, þegar stjörnumerkin Svanurinn og Harpan eru hátt á himni, verða gerðar nánari athuganir á þessum stjörnum í þeirri von að tilvist reikistjarnanna verði staðfest [2].
„Kepler sér aðeins 1/400 af himninum“ segir William Borucki stjarneðlisfræðingur sem hefur yfirumsjón með Kepler verkefninu. „Auk þess getur Kepler aðeins fundið lítið brot af reikistjörnum í kringum þær sólir sem sjónaukinn fylgist með vegna þess að brautir þeirra eru ekki alltaf í sjónlínu við jörðina. Þegar við tökum þetta tvennt með í reikninginn benda niðurstöður okkar til þess að það hljóti að vera milljónir reikistjarna á braut um stjörnur í nágrenni sólar.“
„Sú staðreynd að við höfum fundið svo mörg ný sólkerfi á svo litlu svæði á hvelfingunni bendir til þess að í Vetrarbrautinni okkar séu milljónir reikistjarna á braut um stjörnur sem líkjast sólinni okkar“ segir Borucki. „Nú vitum við um allt að 68 hugsanlegar reikistjörnur á stærð við jörðina og allt að 54 hugsanlegar reikistjörnur í lífbeltum annarra sólkerfa. Í kringum sumar þeirra gætu verið tungl þar sem vatn gæti verið fljótandi á yfirborðinu.“
Af reikistjörnunum 54 sem fundust í lífbeltum sinna sólkerfa eru sennilega fimm á stærð við jörðina. Hinar 49 eru líklega frá því að vera risajarðir — að minnsta kosti tvöfalt stærri en jörðin — upp í að vera gasrisar á stærð við Júpíter.
Þessar uppgötvanir marka tímamót í stjarnvísindum. Við færumst sífellt nær því að finna aðrar jarðir í kringum fjarlægar sólir. Hver veit hvað bíður handan við hornið?
Skýringar
[1] Kepler geimsjónaukinn starir á um 156.000 stjörnur á himinhvelfingunni milli stjörnumerkjanna Svansins og Hörpunnar. Um borð í sjónaukanum er mjög næmur ljósmælir sem mælir birtubreytingar stjörnu sem verður þegar reikistjarna gengur þvert fyrir stjörnuna frá jörðu séð. Við þvergönguna dregur reikistjarnan tímabundið úr birtu stjörnunnar. Þvergangan stendur jafnan stutt yfir, oftast í fáeinar klukkustundir en ferlið verður að endurtaka sig, valda alltaf sömu birtuminnkun og standa jafnlengi yfir í hvert sinn til að hægt sé að staðfesta tilvist reikistjörnu. Hægt er að reikna út stærð reikistjörnunnar út frá birtuminnkuninni, en umferðartímann og þar af leiðandi fjarlægðina milli stjörnunnar og reikistjörnunnar er hægt að reikna út frá tímanum sem líður milli hverrar þvergöngu.
[2] Staðfesta þarf allar reikistjörnur sem finnast með þessari þvergönguaðferð með öðrum mælingum, t.d. Doppler litrófsmælingum. Í þeirri aðferð mælir sjónaukinn örlitlar breytingar í litrófi móðurstjörnunnar sem rekja má til þeirra þyngdaráhrifa sem reikistjarnan hefur á stjörnuna. Flestar reikistjörnur utan okkar sólkerfis hafa fundist með þeim hætti.
Kepler-11 er of dauf og of fjarlæg til þess að hægt sé að gera Dopper litrófsmælingar með þeirri tækni sem við búum yfir í dag. Massi fimm innstu reikistjarnanna var áætlaður út frá þeim þyngdaráhrifum sem verkar milli þeirra og kemur sem örlítil frávik í tímasetningum þverganganna.
Tenglar
Keplerssjónaukinn á Stjörnufræðivefnum
Heimasíða Keplerssjónaukans
Upplýsingar um fjarreikistjörnur
Tengiliður
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Þetta er fréttatilkynning frá Stjörnufræðivefnum stj1104
Tengdar myndir