HARPS finnur 50 fjarreikistjörnur

Metfjöldi sem finnst í einu, 16 risajarðir þar á meðal

Sævar Helgi Bragason 12. sep. 2011 Fréttir

Stjörnufræðingar hafa fundið 50 áður óþekktar fjarreikistjörnur, þar á meðal 16 risajarðir en ein af þeim er við brún lífbeltisins í sínu sólkerfi.

  • eso1134a

Í dag tilkynntu stjörnufræðingar sem notað hafa HARPS mælitæki ESO, um uppgötvun á yfir 50 áður óþekktum fjarreikistjörnum, þar á meðal 16 risajörðum en af þeim er ein við brún lífbeltisins í sínu sólkerfi. Stjörnufræðingarnir hafa rannsakað eiginleika allra reikistjarna sem fundist hafa hingað til með HARPS og fundið út að um 40% stjarna sem svipar til sólarinnar búa yfir að minnsta kosti einni reikistjörnu sem er léttari en Satúrnus.

Ekkert mælitæki á jörðinni hefur fundið jafnmargar fjarreikistjörnur og HARPS litrófsritinn á 3,6 metra sjónaukanum í La Silla stjörnustöð ESO í Chile [1]. Í dag tilkynnti HARPS teymið, undir forystu Michel Mayor (Genfarháskóla í Sviss), um uppgötvun á yfir 50 fjarreikistjörnum á braut um nálægar stjörnur, en af þeim eru 16 risajarðir [2]. Aldrei áður hafa jafnmargar slíkar reikistjörnur fundist í einu [3]. Greint er frá þessum niðurstöðum á ráðstefnu um jaðarsólkerfi sem fram fer í Wyoming í Bandaríkjunum en hana sækja 350 sérfræðingar í fjarreikistjörnum.

„Þessi ríkulega uppskera HARPS fór fram úr okkar björtustu vonum. Þetta er ótrúlega fjölbreytt safn risajarða og reikistjarna á stærð við Neptúnus í kringum stjörnur sem eru áþekkar sólinni okkar. Og það sem meira er sýna nýju niðurstöðurnar að tíðni uppgötvana fer ört vaxandi“ segir Mayor.

Á þeim átta árum sem liðin eru frá því að kerfisbundin leit hófst við stjörnur sem líkjast sólinni okkar, hefur HARPS fundið meira en 150 reikistjörnur með Doppler litrófsmælingum. HARPS hefur fundið um það bil tvo þriðju allra þekktra fjarreikistjarna sem eru massaminni en Neptúnus [4]. Þessar einstöku niðurstöður eru afrakstur mælinga með HARPS sem stóðu yfir í nokkur hundruð nætur[5].

Út frá mælingum HARPS á 376 stjörnum sem líkjast sólinni okkar, hafa stjörnufræðingar betrumbætt áætlanir á því hve líklegt sé að stjörnur eins og sólin okkar geymi lágmassa reikistjörnur (gagnstætt gasrisum). Í ljós kom að um 40% slíkra stjarna hafa að minnsta kosti eina reikistjörnu sem er massaminni en Satúrnus. Mestur hluti fjarreikistjarna sem eru álíka massamiklar og Neptúnus (eða massaminni) eru í kerfum sem innihalda meira en eina reikistjörnu.

Uppfærsla á hug- og vélbúnaði HARPS er nýyfirstaðin sem gerði tækið bæði næmara og stöðugra fyrir leit að lífvænlegum bergreikistjörnum. Tíu nálægar stjörnur áþekkar sólinni voru valdar fyrir þetta nýja verkefni. Þær höfðu allar verið mældar áður með HARPS og þóttu ákjósanlegar til mjög nákvæmra Doppler litrófsmælinga. Eftir tveggja ára vinnu fundu stjörnufræðingarnir fimm nýjar fjarreikistjörnur sem allar eru innan við fimm sinnum massameiri en jörðin.

„Þessar reikistjörnur verða meðal helstu viðfangsefna geimsjónauka framtíðarinnar þegar leitað verður eftir ummerkjum lífs í lofthjúpum þeirra — að fingrarförum efna eins og súrefnis“ segir Francesco Pepe (Stjörnustöðinni í Genf í Sviss), aðalhöfundur einnar af nýju greinunum um uppgötvanirnar.

Ein reikistjarnanna, HD 85512 b, er talin einungis 3,6 sinnum massameiri en jörðin [6] og við brún lífbeltisins — mjós svæðis í sólkerfi þar sem vatn gæti verið á fljótandi formi við réttar aðstæður [7] — í sínu sólkerfi.

„Þetta er massaminnsta staðfesta fjarreikistjarnan sem fundist hefur með Doppler litrófsmælingum og er mögulega í lífbelti síns sólkerfis. Hún er jafnframt önnur lágmassa reikistjarnan sem HARPS finnur í lífbelti“ segir Lisa Kaltenegger (Max Planck stofnunni í stjörnufræði í Heidelberg í Þýskalandi og Harvard Smithsonian Center for Astrophysics í Boston í Bandaríkjunum) sem er sérfræðingur í lífvænleika fjarreikistjarna.

Nýja HARPS leitin er mun næmari en áður svo hægt er að finna innan við tveggja jarðmassa reikistjörnur. Slík er næmni HARPS að hægt er að mæla sjónstefnuhraða stjörnu sem nemur innan við 4 km/klst [8] — minna en gönguhraði.

„Uppgötvunin á HD 85512 b er langt frá getu HARPS og það sýnir að við eigum góða möguleika á að finna fleiri risajarðir í lífbeltum stjarna sem svipar til sólarinnar“ bætir Mayor við.

Niðurstöðurnar styrkja þá trú stjörnufræðinga að í sjónmáli séu uppgötvanir á öðrum litlum, lífvænlegum bergreikistjörnum við stjörnur sem líkjast sólinni. Með nýjum fyrirhuguðum mælitækjum verður unnt að víkka leitina til muna. Til dæmis verður samskonar mælitæki og HARPS komið fyrir á Telescopio Nazionale Galileo á Kanaríeyjum sem mun fylgjast með stjörnum á norðurhveli himins. Árið 2016 verður enn öflugri litrófsrita, ESPRESSO [9], komið fyrir á Very Large Telescope ESO. Í fjarlægari framtíð verður CODEX mælitækið á European Extremely Large Telescope (E-ELT) sem mun færa þessa tækni á næsta stig.

„Á næstu tíu til tuttugu árum ættum við að eiga lista yfir hugsanlegar lífvænlegar reikistjörnur í nágrenni sólar. Nauðsynlegt er að útbúa slíkan lista áður en frekari tilraunir verða gerðir við leit að ummerkjum lífs í lofthjúpum fjarreikistjarna“ segir Michel Mayor að lokum en árið 1995 fann hann fyrstu reikistjörnuna á braut um dæmigerða stjörnu utan okkar sólkerfis.

Skýringar

[1] HARPS gerir hárnákvæmar Doppler litrófsmælingar á stjörnum. Reikistjarna á hringsóli um stjörnu veldur því að stjarnan færist til og frá athuganda á jörðinni. Vegna Dopplerhrifa veldur þessi breyting á sjónstefnuhraða stjörnunnar færslu á litrófslínum hennar í átt að lengri bylgjulengdum er hún fjarlægist (kallað rauðvik) en í átt að styttri bylgjulengdum þegar hún stefnir til okkar (kallað blávik). Hægt er að mæla þessar örlitlu breytingar í litrófi stjörnu með hárnákvæmum litrófsritum eins og HARPS og finna þannig reikistjörnur.

[2] Risajarðir eru þær reikistjörnur sem eru milli einn og tíu jarðmassar. Í sólkerfinu okkar eru engar slíkar reikistjörnur en þær virðast algengar við aðrar stjörnur. Uppgötvanir á risajörðum í lífbeltum sinna sólkerfa er afar áhugaverð því ef reikistjarnan er úr bergi og hefði vatn eins og jörðin, gæti hún hugsanlega viðhaldið lífi.

[3] Í dag eru þekktar hátt í 600 reikistjörnur utan okkar sólkerfis. Auk þeirra fjarreikistjarna sem fundist hafa með Doppler litrófsmælingum hefur Kepler geimsjónauki NASA fundið 1200 hugsanlegar reikistjörnur. Keplerssjónaukinn leitar að reikistjörnum með þvergönguaðferðinni sem gengur út að mæla ljósdeyfingu stjörnu af völdum reikistjörnu sem gengur fyrir hana og dregur tímabundið úr birtu hennar. Þær reikistjörnur sem fundist hafa með HARPS eru allar á braut um tiltölulega nálægar stjörnur sem gerir þær að heppilegri viðfangsefnum til alls kyns frekari mælinga.

[4] Neptúnus er um það bil 17 sinnum massameiri en jörðin.

[5] Stéphane Udry (Stjörnustöðinni í Genf í Sviss) hefur umsjón með þessu stóra verkefni.

[6] Aðeins er hægt að áætla lágmarksmassa reikistjörnu með Doppler litrófsmælingum. Ástæðan er sú að mat á massanum er háð brautarhalla reikistjörnunnar miðað við sjónlínu athugandans en hann er óþekktur. Tölfræðilega séð er lágmarksmassinn hins vegar oft nálægt raunmassanum.

[7] Hingað til hefur HARPS fundið tvær aðrar risajarðir sem eru hugsanlega innan lífbeltis sinna sólkerfa. Sú fyrri, Gliese 581 d, fannst árið 2007 (eso0722). Nýverið notuðu stjörnufræðingar HARPS til að sýna fram á að hugsanleg risajörð í lífbelti Gliese 581 (Gliese 581 g) er líklega ekki til.

[8] Fyrir stórt mæliúrtak er greinigeta HARPS nálægt því að vera 100% þegar um er að ræða tíu jarðmassa risajarðir með allt að eins árs umferðartíma. Jafnvel þegar þriggja jarðmassa reikistjörnur með eins árs umferðartíma eru teknar með, eru nálægt 20% líkur á að þær finnist.

[9] Árið 2016 verður ESPRESSO, the Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, komið fyrir á Very Large Telescope ESO. Tækið er í hönnun en það mun geta mælt sjónstefnuhraða niður í 0,35 km/klst eða minna. Til samanburðar er sjónstefnuhraði sólar af völdum jarðar 0,32 km/klst. Með slíkri upplausn ætti ESPRESSO að geta fundið álíka massamiklar reikistjörnur og jörðin í lífbeltum lágmassastjarna.

Frekari upplýsingar

Niðurstöðurnar verða kynntar þann 12. september 2011 á ráðstefnu og jaðarsólkerfi sem haldin er í Grand Teton þjóðgarðinum í Wyoming í Bandaríkjunum.

Ágrip af greininni má lesa í (í vinnslu): „The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets“ sem birt verður í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.

Í rannsóknahópnum eru M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG] í Sviss), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern í Sviss), J. L. Bertaux (Service d'Aéronomie í París í Frakklandi), F. Bouchy (Institut d'Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie í Frakklandi og Observatoire de Haute-Provence/CNRS í Frakklandi), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO í Þýskalandi), C. Mordasini (Max Planck Institute for Astronomy í Þýskalandi), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto í Portúgal og Departamento de Física de Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto í Portúgal), D. Queloz (OAUG).

ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, 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 tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

  • Greinin í Astronomy & Astrophysics:
    • “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe et al., 2011)

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: eson-iceland@eso.org

Stéphane Udry
Observatoire de l'Université de Genève
Switzerland
Tel: +41 223 792 202
Email: stephane.udry@unige.ch

Francesco Pepe
Observatoire de l'Université de Genève
Switzerland
Tel: +41 223 792 396
Cell: +41 79 302 47 40
Email: francesco.pepe@unige.ch

Richard Hook
La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: rhook@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1134.

Tengdar myndir

  • HD 85512Sýn listamanns á reikistjörnu á braut um HD 85512, stjörnu sem líkist sólinni okkar, í stjörnumerkinu Seglinu. Þessi reikistjarnan er ein sextán risajarða sem fundust með HARPS mælitækinu á 3,6 metra sjónaukanum í La Silla stjörnustöð ESO í Chile. Reikistjarnan er um 3,6 sinnum massameiri en jörðin og situr við brún lífbeltis stjörnunnar, svæðis þar sem fljótandi vatn og jafnvel líf gæti þrifist. Mynd: ESO/M. Kornmesser
  • HD 85512Sýn listamanns á risajörðina sem hringsólar um HD 85512, stjörnu sem líkist sólinni okkar. Þessi risajörð er við brún lífbeltis stjörnunnar, á því svæði þar sem líf gæti þrifist. Mynd: ESO/M. Kornmesser
  • HD 85512Sýn listamanns á risajörðina sem hringsólar um HD 85512, stjörnu sem líkist sólinni okkar. Þessi risajörð er við brún lífbeltis stjörnunnar, á því svæði þar sem líf gæti þrifist. Mynd: ESO/M. Kornmesser
  • HD 85512Nærmynd af stjörnunni HD 85512 sem búin var til úr ljósmyndum sem teknar voru í Digitzed Sky Survey 2 verkefninu. Lituðu hjúparnir í kringum stjörnuna og ljósgeislarnir út frá henni eru ekki raunverulegir heldur tilkomnir vegna myndvinnslunnar. Bergreikistjarnan HD 85512b sem hringsólar umhverfis þessa stjörnu sést ekki þar sem hún er of dauf og of nálægt stjörnunni á myndinni. Mynd: ESO og Digitized Sky Survey 2. Þakkir: Davide De Martin
  • HD 85512Skýringarmynd sem sýnir nokkrar reikistjörnur í lífbeltum sinna sólstjarna. Efst er sólkerfið okkar, þá HD 85512 sólkerfið og loks Gliese 581 sólkerfið. Lífbelti er það svæði í sólkerfi þar sem hitastigið er passlegt fyrir fljótandi og vatn og líf eins og við þekkjum það. Mynd: ESO
  • HD 85512Svæðið í kringum stjörnuna HD 85512. Myndin var búin til úr ljósmyndum sem teknar voru fyrir Digitized Sky Survey 2 verkefnið. Stjarnan er við miðja mynd. Mynd: ESO og Digitized Sky Survey 2. Þakkir: Davide De Martin

Krakkavæn útgáfa