Fjölhnatta sólkerfi uppgötvað
Allt að sjö reikistjörnur á braut um stjörnu sem líkist sólinni okkar
Sævar Helgi Bragason
24. ágú. 2010
Fréttir
Stjörnufræðingar fundið sólkerfi að minnsta kosti fimm reikistjarna á braut um stjörnuna HD 10180 auk vísbendinga um tvær aðrar reikistjörnur.
Stjörnufræðingar hafa með hjálp HARPS litrófsrita ESO fundið sólkerfi að minnsta kosti fimm reikistjarna á braut um stjörnuna HD 10180. Sú stjarna líkist sólinni okkar. Stjörnufræðingarnir fundu að auki vísbendingar um tvær aðrar reikistjörnur. Verði tilvist annarrar þeirrar staðfest yrði hún sú massaminnsta sem fundist hefur hingað til. Þetta sólkerfi geymir því svipaðan fjölda reikistjarna og sólkerfið okkar (sjö reikistjörnur í samanburði við átta í sólkerfinu okkar). Auk þess fann rannsóknahópurinn vísbendingar um að fjarlægðir reikistjarnanna frá móðurstjörnunni fylgi ákveðinni reglu, nokkuð sem einnig sést í sólkerfinu okkar.
„Við höfum fundið það sólkerfi sem að líkindum inniheldur flestar reikistjörnur sem fundist hefur hingað til“ segir Christophe Lovis, aðalhöfundur greinar þar sem þessar niðurstöður eru kynntar. „Uppgötvunin undirstrikar að við erum á leið inn í nýtt skeið í rannsóknum á reikistjörnum utan okkar sólkerfis: Rannsóknir sem einskorðast ekki lengur við stakar reikistjörnur heldur heil sólkerfi. Athuganir á hreyfingu reikistjarnanna í þessu nýfundna sólkerfi sýnir þau flóknu tengsl sem eru milli þyngdartogs reikistjarnanna og veitir okkur innsýn í þróun kerfisins til langs tíma.“
Stjörnufræðingarnir notuðu HARPS litrófsritann á 3,6 metra sjónauka ESA á La Silla í Chile til að fylgjast með stjörnunni HD 10180 um sex ára skeið. Stjarnan líkist sólinni okkar. Hún er í 127 ljósára fjarlægð í stjörnumerki sem heitir Lagarormurinn og sést því miður ekki frá Íslandi. HARPS er litrófsriti með einstaka greinigetu og mikla mælinákvæmni sem skilað hefur bestum árangri allra mælitækja á jörðinni í leit að fjarreikistjörnum.
Gerðar voru 190 stakar mælingar með HARPS á stjörnunni. Aðeins þannig gátu stjörnufræðingar greint hárfín merki þess að stjarnan færðist fram og til baka af völdum þyngdartogs fimm reikistjarna eða fleiri. Fimm sterkustu merkin svara til þess að reikistjörnur á stærð við Neptúnus – milli 13 til 25 sinnum massameiri en jörðin [1] – hringsóli umhverfis stjörnuna einu sinni á 6 til 600 dögum. Reikistjörnurnar eru í 0,06 til 1,4 stjarnfræðieininga fjarlægð frá móðurstjörnunni (ein stjarnfræðieining samsvarar fjarlægðinni milli jarðar og sólar).
„Við höfum góðar ástæður til að ætla að tvær aðrar reikistjörnur séu líka til staðar“ segir Lovis. Önnur þeirra yrði á stærð við Satúrnus (að lágmarki 65 sinnum massameiri en jörðin) og með 2200 daga umferðartíma. Hin yrði massaminnsta reikistjarna sem fundist hefur utan okkar sólkerfis, aðeins 1,4 sinnum massameiri en jörðin. Sú reikistjarna er mjög nálægt móðurstjörnunni, aðeins 2% af vegalengdinni milli jarðar og sólar. Eitt „ár“ á þessari reikistjörnu er aðeins 1,18 jarðdagar.
„Þetta fyrirbæri veldur því að móðurstjarnan vaggar um aðeins 3 km/klst. Þessi hreyfing er hægari en gönguhraði venjulegs manns og því er mjög erfitt að mæla hana“ segir Damien Ségransan, einn stjörnufræðinganna í rannsóknarhópnum. Verði tilvist hnattarins staðfest yrði hann annað dæmið um heita bergreikistjörnu, svipuð Corot-7b (eso0933).
Þetta nýuppgötvaða sólkerfi umhverfis HD 10180 er einstakt á ýmsan hátt. Í fyrsta lagi er innri hluti sólkerfisins mun þéttskipaðari en innra sólkerfið okkar. Að minnsta kosti fimm massamiklar reikistjörnur á stærð við Neptúnus eru þar á svæði sem svarar til fjarlægðarinnar til Mars [2]. Í öðru lagi er enginn gasrisi á borð við Júpíter í þessu sólkerfi og í þriðja lagi virðast allar reikistjörnurnar á næstum hringlaga brautum.
Hingað til hafa stjörnufræðingar þekkt fimmtán sólkerfi sem innihalda að minnsta kosti þrjár reikistjörnur. Metið átti sólkerfið við stjörnuna 55 Cancri sem inniheldur fimm reikistjörnur, þar af tvær risareikistjörnur. „Sólkerfi sem hafa reikistjörnur með lágan massa, eins og það sem er umhverfis HD 10180, virðast fremur algeng en myndunarsaga þeirra er ókunn“ segir Lovis.
Í okkar sólkerfi gildir svokallað Bodeslögmál sem er regla um fjarlægðir reikistjarna frá sólu og lýsir sólkerfinu okkar ágætlega [3]. Reikistjörnunar í nýja sólkerfinu og öðrum áður þekktum sólkerfum virðast jafngildri reglu. „Þetta gæti verið merki um myndunarferli þessara sólkerfa“ segir Michel Mayor, einn af stjörnufræðingum rannsóknahópsins.
Önnur mikilvæg niðurstaða stjörnufræðinganna er sú að svo virðist sem tengsl séu milli massa reikistjarna í sólkerfi og massa og efnasamsetningu móðurstjörnunnar. Öll mjög massamikil sólkerfi eru umhverfis massamiklar og málmríkar stjörnur en fjögur massaminnstu sólkerfinu eru öll í kringum massalitlar og málmsnauðar stjörnur [4]. Þessir eiginleikar staðfesta kennilega líkanaútreikninga.
Tilkynnt var um þessa uppgötvun í dag á alþjóðlegum fundi um fjarreikistjörnur („Detection and dynamics of transiting exoplanets“) sem fram fer í Observatoire de Haute-Provene í Frakklandi.
Skýringar
[1] Með sjónstefnumælingum geta stjörnufræðingar aðeins áætlað lágmarksmassa reikistjörnu, því mat á massanum er háð brautarhalla reikistjörnunnar miðað við sjónlínu, sem er óþekkt stærð. Tölfræðilega séð er lágmarksmassinn aftur á móti oft mjög nálægt raunmassa reikistjörnunnar.
[2] Að meðaltali er massi reikistjarnanna á innri svæðum HD 10180 sólkerfisins um 20 sinnum meiri en massi jarðar. Reikistjörnurnar í innra sólkerfinu okkar (Merkúríus, Venus, jörðin og Mars) eru að meðaltali helmingi massaminni en jörðin.
[3] Samkvæmt Bodeslögmálinu er regla á fjarlægðum reikistjarna frá sólinni. Í ytra sólkerfinu ætti hver reikistjarna að vera tvöfalt lengra frá sólinni en sú fyrri. Lögmálið spáði rétt fyrir um brautir Ceresar og Úranusar en ekki braut Neptúnusar.
[4] Í huga stjörnufræðinga eru málmar öll þau frumefni sem eru þyngri en vetni og helíum. Allir málmar, fyrir utan fá mjög létt frumefni, urðu til innan í fyrri kynslóðum stjarna. Bergreikistjörnur eru úr málmum.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í grein sem send var til birtingar í Astronomy and Astrophysics („The HARPS search for southern extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems“ eftir C. Lovis et al.).
Í rannsóknarhópnum eru C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, og D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève í Sviss), W. Benz (Universität Bern í Sviss), F. Bouchy (Institut d'Astrophysique de Paris í Frakklandi), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg í Þýskalandi), N. C. Santos (Universidade do Porto í Portúgal), J. Laskar (Observatoire de Paris í Frakklandi), A. Correia (Universidade de Aveiro í Portúgal) og J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin í Frakklandi) og G. Lo Curto (ESO).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Christophe Lovis
Observatoire de l'Université de Genève
Genève, Switzerland
Tel: +41 223 792 407
Cell: +41 787 280 354
Email: [email protected]
Damien Ségransan
Observatoire de l'Université de Genève
Genève, Switzerland
Tel: +41 223 792 479
Email: [email protected]
Richard Hook
La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1035.
Fjölhnatta sólkerfi uppgötvað
Allt að sjö reikistjörnur á braut um stjörnu sem líkist sólinni okkar
Sævar Helgi Bragason 24. ágú. 2010 Fréttir
Stjörnufræðingar fundið sólkerfi að minnsta kosti fimm reikistjarna á braut um stjörnuna HD 10180 auk vísbendinga um tvær aðrar reikistjörnur.
Stjörnufræðingar hafa með hjálp HARPS litrófsrita ESO fundið sólkerfi að minnsta kosti fimm reikistjarna á braut um stjörnuna HD 10180. Sú stjarna líkist sólinni okkar. Stjörnufræðingarnir fundu að auki vísbendingar um tvær aðrar reikistjörnur. Verði tilvist annarrar þeirrar staðfest yrði hún sú massaminnsta sem fundist hefur hingað til. Þetta sólkerfi geymir því svipaðan fjölda reikistjarna og sólkerfið okkar (sjö reikistjörnur í samanburði við átta í sólkerfinu okkar). Auk þess fann rannsóknahópurinn vísbendingar um að fjarlægðir reikistjarnanna frá móðurstjörnunni fylgi ákveðinni reglu, nokkuð sem einnig sést í sólkerfinu okkar.
„Við höfum fundið það sólkerfi sem að líkindum inniheldur flestar reikistjörnur sem fundist hefur hingað til“ segir Christophe Lovis, aðalhöfundur greinar þar sem þessar niðurstöður eru kynntar. „Uppgötvunin undirstrikar að við erum á leið inn í nýtt skeið í rannsóknum á reikistjörnum utan okkar sólkerfis: Rannsóknir sem einskorðast ekki lengur við stakar reikistjörnur heldur heil sólkerfi. Athuganir á hreyfingu reikistjarnanna í þessu nýfundna sólkerfi sýnir þau flóknu tengsl sem eru milli þyngdartogs reikistjarnanna og veitir okkur innsýn í þróun kerfisins til langs tíma.“
Stjörnufræðingarnir notuðu HARPS litrófsritann á 3,6 metra sjónauka ESA á La Silla í Chile til að fylgjast með stjörnunni HD 10180 um sex ára skeið. Stjarnan líkist sólinni okkar. Hún er í 127 ljósára fjarlægð í stjörnumerki sem heitir Lagarormurinn og sést því miður ekki frá Íslandi. HARPS er litrófsriti með einstaka greinigetu og mikla mælinákvæmni sem skilað hefur bestum árangri allra mælitækja á jörðinni í leit að fjarreikistjörnum.
Gerðar voru 190 stakar mælingar með HARPS á stjörnunni. Aðeins þannig gátu stjörnufræðingar greint hárfín merki þess að stjarnan færðist fram og til baka af völdum þyngdartogs fimm reikistjarna eða fleiri. Fimm sterkustu merkin svara til þess að reikistjörnur á stærð við Neptúnus – milli 13 til 25 sinnum massameiri en jörðin [1] – hringsóli umhverfis stjörnuna einu sinni á 6 til 600 dögum. Reikistjörnurnar eru í 0,06 til 1,4 stjarnfræðieininga fjarlægð frá móðurstjörnunni (ein stjarnfræðieining samsvarar fjarlægðinni milli jarðar og sólar).
„Við höfum góðar ástæður til að ætla að tvær aðrar reikistjörnur séu líka til staðar“ segir Lovis. Önnur þeirra yrði á stærð við Satúrnus (að lágmarki 65 sinnum massameiri en jörðin) og með 2200 daga umferðartíma. Hin yrði massaminnsta reikistjarna sem fundist hefur utan okkar sólkerfis, aðeins 1,4 sinnum massameiri en jörðin. Sú reikistjarna er mjög nálægt móðurstjörnunni, aðeins 2% af vegalengdinni milli jarðar og sólar. Eitt „ár“ á þessari reikistjörnu er aðeins 1,18 jarðdagar.
„Þetta fyrirbæri veldur því að móðurstjarnan vaggar um aðeins 3 km/klst. Þessi hreyfing er hægari en gönguhraði venjulegs manns og því er mjög erfitt að mæla hana“ segir Damien Ségransan, einn stjörnufræðinganna í rannsóknarhópnum. Verði tilvist hnattarins staðfest yrði hann annað dæmið um heita bergreikistjörnu, svipuð Corot-7b (eso0933).
Þetta nýuppgötvaða sólkerfi umhverfis HD 10180 er einstakt á ýmsan hátt. Í fyrsta lagi er innri hluti sólkerfisins mun þéttskipaðari en innra sólkerfið okkar. Að minnsta kosti fimm massamiklar reikistjörnur á stærð við Neptúnus eru þar á svæði sem svarar til fjarlægðarinnar til Mars [2]. Í öðru lagi er enginn gasrisi á borð við Júpíter í þessu sólkerfi og í þriðja lagi virðast allar reikistjörnurnar á næstum hringlaga brautum.
Hingað til hafa stjörnufræðingar þekkt fimmtán sólkerfi sem innihalda að minnsta kosti þrjár reikistjörnur. Metið átti sólkerfið við stjörnuna 55 Cancri sem inniheldur fimm reikistjörnur, þar af tvær risareikistjörnur. „Sólkerfi sem hafa reikistjörnur með lágan massa, eins og það sem er umhverfis HD 10180, virðast fremur algeng en myndunarsaga þeirra er ókunn“ segir Lovis.
Í okkar sólkerfi gildir svokallað Bodeslögmál sem er regla um fjarlægðir reikistjarna frá sólu og lýsir sólkerfinu okkar ágætlega [3]. Reikistjörnunar í nýja sólkerfinu og öðrum áður þekktum sólkerfum virðast jafngildri reglu. „Þetta gæti verið merki um myndunarferli þessara sólkerfa“ segir Michel Mayor, einn af stjörnufræðingum rannsóknahópsins.
Önnur mikilvæg niðurstaða stjörnufræðinganna er sú að svo virðist sem tengsl séu milli massa reikistjarna í sólkerfi og massa og efnasamsetningu móðurstjörnunnar. Öll mjög massamikil sólkerfi eru umhverfis massamiklar og málmríkar stjörnur en fjögur massaminnstu sólkerfinu eru öll í kringum massalitlar og málmsnauðar stjörnur [4]. Þessir eiginleikar staðfesta kennilega líkanaútreikninga.
Tilkynnt var um þessa uppgötvun í dag á alþjóðlegum fundi um fjarreikistjörnur („Detection and dynamics of transiting exoplanets“) sem fram fer í Observatoire de Haute-Provene í Frakklandi.
Skýringar
[1] Með sjónstefnumælingum geta stjörnufræðingar aðeins áætlað lágmarksmassa reikistjörnu, því mat á massanum er háð brautarhalla reikistjörnunnar miðað við sjónlínu, sem er óþekkt stærð. Tölfræðilega séð er lágmarksmassinn aftur á móti oft mjög nálægt raunmassa reikistjörnunnar.
[2] Að meðaltali er massi reikistjarnanna á innri svæðum HD 10180 sólkerfisins um 20 sinnum meiri en massi jarðar. Reikistjörnurnar í innra sólkerfinu okkar (Merkúríus, Venus, jörðin og Mars) eru að meðaltali helmingi massaminni en jörðin.
[3] Samkvæmt Bodeslögmálinu er regla á fjarlægðum reikistjarna frá sólinni. Í ytra sólkerfinu ætti hver reikistjarna að vera tvöfalt lengra frá sólinni en sú fyrri. Lögmálið spáði rétt fyrir um brautir Ceresar og Úranusar en ekki braut Neptúnusar.
[4] Í huga stjörnufræðinga eru málmar öll þau frumefni sem eru þyngri en vetni og helíum. Allir málmar, fyrir utan fá mjög létt frumefni, urðu til innan í fyrri kynslóðum stjarna. Bergreikistjörnur eru úr málmum.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í grein sem send var til birtingar í Astronomy and Astrophysics („The HARPS search for southern extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems“ eftir C. Lovis et al.).
Í rannsóknarhópnum eru C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, og D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève í Sviss), W. Benz (Universität Bern í Sviss), F. Bouchy (Institut d'Astrophysique de Paris í Frakklandi), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg í Þýskalandi), N. C. Santos (Universidade do Porto í Portúgal), J. Laskar (Observatoire de Paris í Frakklandi), A. Correia (Universidade de Aveiro í Portúgal) og J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin í Frakklandi) og G. Lo Curto (ESO).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Christophe Lovis
Observatoire de l'Université de Genève
Genève, Switzerland
Tel: +41 223 792 407
Cell: +41 787 280 354
Email: [email protected]
Damien Ségransan
Observatoire de l'Université de Genève
Genève, Switzerland
Tel: +41 223 792 479
Email: [email protected]
Richard Hook
La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1035.