Planeta rozmiarów Urana odkryta dzięki mikrosoczewkowaniu grawitacyjnemu

Zespoły astronomów obsługujących Kosmiczny Teleskop Hubble’a oraz z Obserwatorium W.M. Keck na Hawajach zaobserwowali niezależnie i potwierdzili obecność planety rozmiarów Urana krążącej wokół odległej gwiazdy. Planeta została odkryta metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

Rozpoczyna się nowy etap odkrywania planet pozasłonecznych: planet krążących wokół macierzystej gwiazdy w takiej odległości, w jakiej Jowisz czy Saturn okrążają Słońce. Większość skatalogowanych do tej pory egzoplanet krąży bardzo blisko swoich gwiazd, ponieważ obecne techniki obserwacyjne pozwalają na odkrywanie planet o orbitach krótkookresowch. Dzięki metodzie mikrosoczewkowania grawitacyjnego możliwe jest odkrywanie bardziej zimnych i odległych planet krążących po orbitach długookresowych.

Układ, o którym mowa otrzymał nazwę OGLE-2005-BLG-169 i został odkryty w 2005 roku, w projektach: OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), MicroFUN (Microlensing Follow-Up Network) oraz przez członków MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) – grupy, która poszukuje planet pozasłonecznych metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Bez jednoznacznej identyfikacji i scharakteryzowania pierwszoplanowej gwiazdy, astronomom trudno było określić właściwości planety towarzyszącej. Korzystając z Teleskopu Hubble’a i Keck’a dwa zespoły astronomów odkryły, że układ posiada planetę rozmiarów Urana krążącą w odległości prawie 600 milionów km od swojej gwiazdy – nieznacznie mniej, niż wynosi odległość Jowisza od Słońca. Gwiazda układu ma około 70% masy Słońca.

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne jest najpotężniejszym narzędziem pozwalającym odkrywać planety pozasłoneczne, które nie mogą być dostrzeżone przez większość teleskopów. Planety są małe i słabe w porównaniu z ich gwiazdami. Zaledwie kilka może być bezpośrednio obserwowanych poza naszym Układem Słonecznym. Astronomowie często opierają się na dwóch technikach poszukiwania planet pozasłonecznych. Pierwszą jest wykrywanie planet przez subtelne przyciąganie grawitacyjne gwiazdy macierzystej przez planetę. Druga metoda polega na badaniu słabych zmian jasności blasku gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed jej tarczą. Obydwie metody są skuteczne w przypadku planet bardzo masywnych lub krążących dość blisko swojej gwiazdy. W tym przypadku astronomowie mogą określić ich okres orbitalny wynoszący od kilku godzin do kilku lat.

Aby w pełni zrozumieć budowę odległych układów planetarnych astronomowie muszą zrobić mapę całego rozkładu planet wokół gwiazdy. Muszą zatem szukać planet krążących wokół swoich gwiazd w odległości podobnej do tej, w jakiej Jowisz okrąża Słońce, i dalszych. Mikrosoczewkowanie wykorzystuje przypadkowy ruch gwiazd, które na ogół są zbyt małe, by je zauważyć bez dokładnych pomiarów. Jeżeli jedna gwiazda przechodzi niemal dokładnie na tle dalszej gwiazdy, grawitacja bliższej gwiazdy działa jak gigantyczna soczewka powiększając obraz gwiazdy tła. Jeżeli gwiazda soczewkująca posiada planetę, może to powodować zmiany jasności gwiazdy soczewkowanej (gwiazdy tła). Ta zmiana jasności może pozwolić wykryć planetę, która jest zbyt słaba aby móc ją zaobserwować przy pomocy teleskopu. Czas trwania całego procesu mikrosoczewkowania wynosi kilka miesięcy, podczas gdy zmiany jasności wywołane przez planetę trwają od kilku godzin do kilku dni.

Wstępne dane z mikrosoczewkowania OGLE-2005-BLG-169 wykazały gwiazdę soczewkującą oraz gwiazdę tła posiadającą planety. Ze względu na efekt rozmycia spowodowany ziemską atmosferą liczba gwiazd niepowiązanych miesza się z gwiazdami pierwszego planu oraz gwiazdami tła w polu zatłoczonym przez obiekty świecące, w kierunku centrum Galaktyki. Wyraźne zdjęcia uzyskane przy pomocy teleskopu Hubble’a oraz Obserwatorium Kecka pozwoliły astronomom oddzielić gwiazdy tła od ich sąsiedztwa w bardzo gęsto usianym gwiazdami polu, w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Pomimo, że zdjęcia z Hubble’a zostały wykonane 6,5 roku po zdarzeniu soczewkowania, obydwie gwiazdy były wciąż na tyle blisko siebie na niebie, że ich obrazy połączyły się w coś, co wyglądało jak wydłużony gwiezdny obraz.

Astronomowie mogą mierzyć zmiany jasności obydwu gwiazd na podstawie tych “wydłużonych” obrazów. W połączeniu z informacjami krzywej blasku mikrosoczewki, jasność soczewki pokaże masę i separację orbity planety i jej gwiazdy macierzystej, jak również odległość tego układu od Ziemi. Obserwacje uzyskane z Near Infrared Camera 2 (NIRC2) zamieszczonej na teleskopie Keck 2 ponad 8 lat po zdarzeniu mikrosoczewkowania pozwoliły na dokładne pomiary względnego ruchu obu gwiazd.

Źródło: Hubble

Dodaj komentarz