Astronomowie po raz pierwszy fotografują exoplanety w nowo odkrytym układzie gwiezdnym

Astronomowie po raz pierwszy fotografują exoplanety w nowo odkrytym układzie gwiezdnym

13.11.2008

Wykorzystując wysoko kontrastową aktywną optykę obrazują w bliskiej podczerwieni teleskopów Keck i Gemini na szczycie wulkanu Mauna Kea na Hawajach astronomowie po raz pierwszy* uzyskał zdjęcia układu gwiezdnego z wieloma planetami, podobnego nieco do Układu Słonecznego. Sfotografowane planety krążą wokół młodej, nadal otoczonej pyłowym dyskiem, gwiazdy o numerze katalogowym HR8799, półtora razy większej od Słońca, oddalone o 140 lat świetlnych od nas. Trzy planety, o masach szacowanych na 10-, 10- i 7-krotność masy Jowisza okrąża gwiazdę. Wielkość planet zmniejsza się wraz z oddaleniem od gwiazdy – podobnie jak dzieje się to w Układzie Słonecznym.

Układ ten może zresztą zawierać więcej planet, które po prostu jeszcze nie zostały zarejestrowane. „Każdy układ gwiezdny odkryty do tej pory był jedynie odchyleniem na wykresie. Te zdjęcia po raz pierwszy pokazują cały system ” mówi Bruce Macintosh, astrofizyk z Laboratorium Narodowego Lawrence Livermore, jeden z kluczowych autorów artykułu, który został opublikowany dzisiaj w magazynie Science Express. -” Od ośmiu lat próbowaliśmy wykonać bezskutecznie zdjęcie planet, a teraz udało się za jednym razem sfotografować aż trzy.”

Zespół naukowców z laboratorium Livermore, Kanadyjskiego Instytutu Astrofizyki Herzberga (NRC HIoA), Obserwatorium Lowell, UCLA i kilku innych instytucji po raz pierwszy uzyskał zdjęcia planet towarzyszących gwieździe HR 8799. Kierownikiem zespołu jest Christian Marois pracujący obecnie w NRC HIoA, a wcześniej pracownik laboratorium Livermore. Od dziesięciu lat dzięki pośrednim metodom astronomowie wiedzą, że nie tylko Słońcu towarzyszą planety. „Ale w końcu mamy po prostu zdjęcie takiego układu „- mówi Macintosh. -” To kamień milowy w poszukiwaniach i badaniach układów gwiezdnych.”

W trakcie ostatnich 10 lat rozmaite techniki umożliwiły odkrycie ponad 200 exoplanet. Jednak metody te mają ograniczenia. Większość metod wykorzystuje wpływ planet na gwiazdę, wokół której krążą, jednak metody te mówią niewiele więcej na temat samych planet poza ich masą i orbitą. Dodatkowo metody te najlepiej sprawdzają się, gdy planety są stosunkowo masywne oraz krążą po orbitach o średnicy nie większej niż pięciokrotność średnicy orbity Ziemi.

W sfotografowanym układzie planety są oddalone odpowiednio 24, 37 i 67 razy dalej od gwiazdy niż Ziemia od Słońca. Najdalsza z planet znajduje się na orbicie na wewnętrznej krawędzi pyłowego dysku, podobnego do pasa Kuipera w Układzie Słonecznym, który zaczyna się za orbitą Neptuna (30 razy dalej od Słońca, niż Ziemia). W przypadku dysku wokół HR 8799 mamy do czynienia „z jednym z najbardziej masywnych dysków pyłowych wśród gwiazd w odległości do 300 lat świetlnych od Ziemi „- mówi Ben Zuckerman z UCLA.

 

          To co wyróżnia ten system od innych znanych układów gwiezdnych to fakt, że HR 8799 ma swe duże planety w zewnętrznej strefie, podobnie jak Układ Słoneczny, i zostawiła miejsce na mniejsze, być może podobne do Ziemi, planety w swym bliskim otoczeniu. Otoczeniu, które na razie pozostaje poza naszymi możliwościami obserwacyjnymi   

    Bruce Macintosh

Pod wieloma względami ten układ planetarny zdaje się być powiększoną wersją Układu Słonecznego. Gorąca gwiazda centralna, to niebieska gwiazda klasy A (klasy, która w obserwacjach za pomocą zarówno teleskopów naziemnych jak i kosmicznych była pomijana przy próbach fotografowania ich otoczenia, ponieważ stosunek kontrastu jasnej gwiazdy i być może otaczających ją planet jest mało korzystny). Jednak gwiazdy tego typu mają jedną przewagę nad Słońcem – we wczesnych stadiach ewolucji mogą zachować masywne dyski pyłowe co pozwala im na tworzenie większych planet, na szerszych orbitach – a dzięki temu łatwiejszych do sfotografowania. Gwiazda ta jest ponadto młoda – nie przekroczyła jeszcze pierwszej 100 milionów lat od narodzin – a to oznacza, że planety nadal świecą od gorąca, które dało im początek.

„Bezpośrednie zobaczenie tych planet – oddzielenie ich światła, od światła gwiazdy – pozwala badać je indywidualnie i wykorzystać spektroskopię aby określić ich cechy takie jak skład i temperatura „- mówi Macintosh.

„Szczegółowe porównanie z teoretycznymi modelami atmosfer potwierdza, że wszystkie trzy mają złożone atmosfery z pyłowymi chmurami częściowo zatrzymującymi i wypromieniowującymi uciekające ciepło „- mówi astronom z Obserwatorium Lowell Travis Barman.

Planety zostały szczegółowo zbadane za pomocą aktywnej optyki zainstalowanej na teleskopach Keck i Gemini na Hawajach. Optyka ta umożliwia kompensowanie zaburzeń światła powstających w atmosferze Ziemi, umożliwiając uzyskanie zdjęć o wcześniej niespotykanej rozdzielczości. LLNL pomogło w budowie oryginalnej aktywnej optyki dla największego teleskopu optycznego na świecie – Kecka. Marois opracował zaawansowane techniki przetwarzania obrazu, które umożliwiły odtworzenie obrazu planet spośród poświaty wielokrotnie jaśniejszego światła gwiazdy.

Dyrektor Obserwatorium Kecka, Taft Armandroff jest zachwycony nowym odkryciem, które zostało dokonane z wykorzystaniem aktywnej optyki: -„W 1999 roku teleskop Keck II stał się pierwszym dużym teleskopem na świecie, dla którego zaprojektowano i zainstalowano aktywną (adaptywną) optykę. Wyniki były niezwykłe. Aktywna optyka Kecka rutynowo dostarcza zdjęcia ze znacznie większą liczbą szczegółów niż te, których dostarcza teleskop kosmiczny Hubble. Jesteśmy w trakcie projektowania optyki nowej generacji, która dostarczy obrazów o prawie idealnie usuniętych efektach atmosferycznych w paśmie podczerwonym, jak również umożliwi po raz pierwszy aktywne korygowanie obrazu w paśmie widzialnym i poszerzy obecne wąskie pole widzenia narzucane przez dotychczas stosowaną optykę adaptywną.

„Sądzę, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że w systemie tym jest więcej planet, których na razie nie umiemy zarejestrować „- mówi Macintosh. -” To co wyróżnia ten system od innych znanych układów gwiezdnych to fakt, że HR 8799 ma swe duże planety w zewnętrznej strefie, podobnie jak Układ Słoneczny, i zostawiła miejsce na mniejsze, być może podobne do Ziemi, planety w swym bliskim otoczeniu. Otoczeniu, które na razie pozostaje poza naszymi możliwościami obserwacyjnymi.”

Źródło:

*od redakcji: ciekawe jest to, że tego samego dnia zespół Hubble Space Telescope opublikował zdjęcia innej planety, krążącej wokół innej gwiazdy – zobacz tę informację.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *