ทีมนักดาราศาสตร์ชาวยุโรป [1] ได้ค้นพบดาวเคราะห์ที่มีน้ำหนักเบาที่สุดที่กำลังโคจรรอบดาวอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ (“ ดาวเคราะห์นอกระบบ”)
ดาวเคราะห์นอกระบบดวงใหม่ดวงใหม่โคจรรอบหมู่ดาวฤกษ์สว่างจ้าซึ่งอยู่ในกลุ่มดาวแท่นบูชาทางใต้ มันเป็นดาวเคราะห์ดวงที่สองที่ค้นพบรอบดาวฤกษ์นี้และเสร็จสิ้นการปฏิวัติเต็มรูปแบบใน 9.5 วัน
ด้วยมวลเพียง 14 เท่าของมวลโลกดาวเคราะห์ดวงใหม่อยู่ที่ธรณีของดาวเคราะห์หินที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ทำให้มันกลายเป็นวัตถุที่คล้ายโลกมากที่สุด ดาวยูเรนัสซึ่งเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่สุดในระบบสุริยะนั้นมีมวลใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตามดาวยูเรนัสและดาวเคราะห์นอกระบบใหม่นั้นแตกต่างกันมากตามระยะทางจากดาวฤกษ์แม่ซึ่งการก่อตัวและโครงสร้างของมันน่าจะแตกต่างกันมาก
การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้จากความแม่นยำที่ไม่เคยปรากฏมาก่อนของสเปคโตรกราฟ HARPS บนกล้องโทรทรรศน์ 3.6 ม. ของ ESO ที่ La Silla ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจวัดความเร็วของรัศมีด้วยความแม่นยำดีกว่า 1 m / s นี่เป็นอีกตัวอย่างที่ชัดเจนของการเป็นผู้นำของยุโรปในด้านการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ
เครื่องล่าดาวเคราะห์ที่ไม่เหมือนใคร
ตั้งแต่การตรวจจับครั้งแรกในปี 1995 ของดาวเคราะห์รอบดาว 51 Peg โดย Michel Mayor และ Didier Queloz จาก Geneva Observatory (สวิตเซอร์แลนด์) นักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าระบบสุริยะของเรานั้นไม่เหมือนใครเนื่องจากมีดาวเคราะห์ยักษ์ 120 ดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่น ส่วนใหญ่มาจากการสำรวจรัศมีความเร็ว (เปรียบเทียบ ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 และ ESO PR 03/03)
วิธีการสังเกตขั้นพื้นฐานนี้ตั้งอยู่บนการตรวจจับการแปรผันของความเร็วของดาวกลางเนื่องจากทิศทางการเปลี่ยนแปลงของแรงดึงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์นอกระบบที่มองไม่เห็นขณะที่โคจรรอบดาวฤกษ์ การประเมินความแปรผันของความเร็วที่วัดได้ช่วยให้สามารถสรุปวงโคจรของดาวเคราะห์ได้โดยเฉพาะช่วงเวลาและระยะทางจากดาวฤกษ์รวมถึงมวลขั้นต่ำ [2]
การแสวงหาดาวเคราะห์นอกระบบอย่างต่อเนื่องต้องการเครื่องมือที่ดีกว่าและดีกว่า ในบริบทนี้ ESO ได้เป็นผู้นำด้วยสเปคโตกราฟกราฟ HARPS (ความแม่นยำสูง Radial Velocity Planetererer) ของกล้องโทรทรรศน์ 3.6 ม. ที่หอดูดาว ESO La Silla (ดู ESO PR 06/03) เครื่องมือนี้ได้รับการปรับปรุงในการตรวจจับดาวเคราะห์ในวงโคจรรอบดาวฤกษ์อื่น (“ ดาวเคราะห์นอกระบบ”) โดยใช้วิธีการวัดความเร็วที่แม่นยำ (รัศมี) ด้วยความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบได้ 1 เมตรต่อวินาที .
HARPS ถูกสร้างขึ้นโดย European Consortium [3] โดยความร่วมมือกับ ESO จากจุดเริ่มต้นของการดำเนินงานมันได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่สูงมาก จากการเปรียบเทียบกับ CORALIE สเปคโตกราฟกราฟล่าสัตว์ที่รู้จักกันดีในโลกได้ถูกติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์สวิส - ออยเลอร์ขนาด 1.2 ม. ที่ La Silla (cf ESO PR 18/98, 12/99, 13/00) เวลาในการสังเกตทั่วไปลดลง โดยปัจจัยหนึ่งร้อยและความแม่นยำของการวัดเพิ่มขึ้นสิบเท่า
การปรับปรุงเหล่านี้ได้เปิดมุมมองใหม่ในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและได้กำหนดมาตรฐานใหม่ในแง่ของความแม่นยำของเครื่องมือ
ระบบดาวเคราะห์รอบ ๆ Mu Arae
หมู่ดาว Arae อยู่ห่างออกไปประมาณ 50 ปีแสง ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์นี้ตั้งอยู่ในกลุ่มดาว Ara ทิศใต้ (แท่นบูชา) และสว่างพอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
Mu Arae เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสซึ่งมีระยะเวลาการโคจร 650 วัน การสำรวจก่อนหน้านี้ยังบ่งบอกถึงการปรากฏตัวของเพื่อนร่วมทางอีกคนหนึ่ง (ดาวเคราะห์หรือดาว) ไกลออกไปมาก
การวัดใหม่ที่นักดาราศาสตร์ได้รับบนวัตถุนี้รวมกับข้อมูลจากทีมอื่นยืนยันภาพนี้ แต่ในฐานะที่เป็น Fran? ois Bouchy สมาชิกของทีมกล่าวว่า“ การวัด HARPS ใหม่ไม่เพียง แต่ยืนยันสิ่งที่เราเชื่อก่อนหน้านี้เกี่ยวกับดาวดวงนี้ แต่พวกเขายังแสดงให้เห็นว่ามีดาวเคราะห์ดวงอื่นบนวงโคจรสั้น และดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้ดูเหมือนจะเล็กที่สุดที่ค้นพบรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ สิ่งนี้ทำให้ mu Arae เป็นระบบดาวเคราะห์ที่น่าตื่นเต้นมาก”
ในระหว่าง 8 คืนในเดือนมิถุนายน 2004 mu Arae ถูกสังเกตซ้ำแล้วซ้ำอีกและรัศมีความเร็วของมันถูกวัดโดย HARPS เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของดาว เทคนิคนี้เรียกว่า astero-seismology (ดู ESO PR 15/01) ศึกษาคลื่นอะคูสติกขนาดเล็กซึ่งทำให้พื้นผิวของดาวฤกษ์เต้นเป็นจังหวะเข้า ๆ ออก ๆ เมื่อทราบถึงโครงสร้างภายในของดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์เล็งที่จะเข้าใจต้นกำเนิดของธาตุหนักจำนวนมากที่สังเกตได้ในบรรยากาศของดาวฤกษ์ องค์ประกอบทางเคมีที่ผิดปกตินี้สามารถให้ข้อมูลที่ไม่ซ้ำกับประวัติศาสตร์การก่อตัวดาวเคราะห์
Nuno Santos สมาชิกอีกคนหนึ่งของทีมกล่าวว่า“ ด้วยความประหลาดใจของเราการวิเคราะห์การวัดใหม่เผยให้เห็นการแปรผันของความเร็วเรเดียลด้วยระยะเวลา 9.5 วันที่ด้านบนของสัญญาณอะคูสติกสั่น!”
การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้เพราะต้องขอบคุณการวัดจำนวนมากที่ได้รับในระหว่างการรณรงค์เรื่องดาวเคราะห์น้อยทางทะเล
ตั้งแต่วันนี้ดาวที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจกลุ่ม HARPS ได้รับการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอด้วยกลยุทธ์การสังเกตอย่างระมัดระวังเพื่อลด“ เสียงคลื่นไหวสะเทือน” ของดาว
ข้อมูลใหม่เหล่านี้ยืนยันทั้งแอมพลิจูดและระยะเวลาของการแปรผันของความเร็วเรเดียลที่พบในช่วง 8 คืนในเดือนมิถุนายน นักดาราศาสตร์ถูกทิ้งให้อยู่กับคำอธิบายที่น่าเชื่อถือเพียงคำเดียวต่อสัญญาณคาบนี้: ดาวเคราะห์ดวงที่สองโคจรรอบ Mu Arae และบรรลุการปฏิวัติเต็มรูปแบบใน 9.5 วัน
แต่นี่ไม่ใช่ความประหลาดใจเพียงอย่างเดียว: จากความกว้างของความเร็วในแนวรัศมีนั่นคือขนาดของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการดึงความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์บนดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์ได้รับมวลของดาวเคราะห์เพียง 14 เท่าของมวลโลก ! นี่เป็นเรื่องเกี่ยวกับมวลของดาวยูเรนัสซึ่งเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่สุดในระบบสุริยะ
ดาวเคราะห์นอกระบบที่เพิ่งค้นพบใหม่จึงสร้างสถิติใหม่ในดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดที่ค้นพบรอบดาวฤกษ์ประเภทสุริยะ
ที่เขตแดน
มวลของดาวเคราะห์นี้วางไว้ที่รอยต่อระหว่างดาวเคราะห์หินและหินขนาดยักษ์ที่มีรูปร่างคล้ายโลกมาก
เนื่องจากแบบจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์ในปัจจุบันยังห่างไกลจากความสามารถในการค้นพบความหลากหลายอันน่าทึ่งทั้งหมดที่พบในดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบนักดาราศาสตร์สามารถคาดเดาธรรมชาติที่แท้จริงของวัตถุในปัจจุบันได้ ในกระบวนทัศน์ปัจจุบันของการก่อตัวดาวเคราะห์ยักษ์แกนกลางถูกสร้างขึ้นครั้งแรกผ่านการรวมกันของ "ดาวเคราะห์ดวง" ที่มั่นคง เมื่อแกนกลางนี้ถึงมวลวิกฤตก๊าซจะสะสมในรูปแบบ "หนี" และมวลของดาวเคราะห์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในกรณีปัจจุบันระยะหลังนี้ไม่น่าจะเกิดขึ้นไม่เช่นนั้นโลกจะมีมวลมากขึ้น นอกจากนี้แบบจำลองเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าการย้ายถิ่นทำให้ระยะเวลาการก่อตัวสั้นลงซึ่งไม่น่าเป็นไปได้ที่วัตถุปัจจุบันจะอพยพในระยะทางไกลและยังคงมีมวลขนาดเล็กอยู่
วัตถุนี้จึงน่าจะเป็นดาวเคราะห์ที่มีแกนกลางเป็นหิน (ไม่ใช่น้ำแข็ง) ที่ล้อมรอบด้วยเปลือกก๊าซขนาดเล็ก (ลำดับที่หนึ่งในสิบของมวลทั้งหมด) ดังนั้นจึงถือว่าเป็น "ซุปเปอร์เอิร์ ธ "
อนาคตเพิ่มเติม
กลุ่ม HARPS ซึ่งนำโดย Michel Mayor (หอดูดาวเจนีวาประเทศสวิตเซอร์แลนด์) ได้รับอนุญาต 100 คืนต่อปีในช่วงระยะเวลา 5 ปีที่กล้องโทรทรรศน์ ESO 3.6 ม. เพื่อทำการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีความทะเยอทะยานที่สุด ทั่วโลก เพื่อจุดประสงค์นี้สมาคมร่วมกันวัดความเร็วของดาวฤกษ์หลายร้อยดวงที่อาจสะสมระบบดาวเคราะห์
การตรวจจับดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้หลังจากใช้งานน้อยกว่า 1 ปีแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่โดดเด่นของ HARPS สำหรับการตรวจจับดาวเคราะห์หินบนวงโคจรสั้น การวิเคราะห์เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าการแสดงที่สำเร็จด้วย HARPS ทำให้สามารถตรวจจับดาวเคราะห์“ เทลลูริก” ขนาดใหญ่ที่มีมวลของโลกเพียงไม่กี่เท่า ความสามารถดังกล่าวเป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่เมื่อเทียบกับการสำรวจดาวเคราะห์ในอดีต การตรวจจับวัตถุหินเหล่านี้ช่วยเพิ่มความน่าสนใจของการตรวจจับการเคลื่อนที่ในอนาคตจากอวกาศด้วยภารกิจต่างๆเช่น COROT, Eddington และ KEPLER ที่จะสามารถวัดรัศมีได้
ข้อมูลมากกว่านี้
งานวิจัยที่อธิบายไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์นี้ถูกส่งเพื่อตีพิมพ์ในวารสารดาราศาสตร์ชั้นนำ“ ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์” สามารถพิมพ์ preprint เป็นไฟล์ postscript ได้ที่ http://www.oal.ul.pt/~nuno/
หมายเหตุ
[1]: ทีมประกอบด้วย Nuno Santos (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, โปรตุเกส), Fran? ois Bouchy และ Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marseille, ฝรั่งเศส), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, Stéphane Udry และ Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? de Gen? ve, สวิตเซอร์แลนด์), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (ตูลูส, ฝรั่งเศส), Gaspare Lo Curto และ Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, ฝรั่งเศส), Willy Benz และ Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? t Bern, สวิตเซอร์แลนด์) และ Jean-Louis Bertaux (บริการ d'Aronomie de Verri? re-le-Buisson, ปารีส, ฝรั่งเศส) .
[2] ข้อ จำกัด พื้นฐานของวิธีรัศมี - ความเร็วคือการไม่ทราบถึงความชอบของวงโคจรดาวเคราะห์ที่อนุญาตให้มีการกำหนดขีด จำกัด มวลต่ำกว่าสำหรับดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตามการพิจารณาทางสถิติบ่งชี้ว่าในกรณีส่วนใหญ่มวลที่แท้จริงจะไม่สูงกว่าค่านี้มากนัก หน่วยมวลสำหรับดาวเคราะห์นอกระบบที่ใช้ในข้อความนี้คือ 1 มวลดาวพฤหัสบดี = 22 มวลดาวยูเรนัส = 318 มวลโลก; 1 มวลดาวยูเรนัส = 14.5 มวลโลก
[3] HARPS ได้รับการออกแบบและสร้างโดยสถาบันวิจัยนานาชาติร่วมนำโดย Observatoire de Gené ve (สวิตเซอร์แลนด์) และรวมถึง Observatoire de Haute-Provence (ฝรั่งเศส), Physikalisches Institut der Universit? t Bern (สวิตเซอร์แลนด์), Service d'Aeronomie (CNRS ฝรั่งเศส) เช่นเดียวกับ ESO La Silla และ ESO Garching
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว ESO
