Astronomowie uzyskali bezpośrednią fotografię masywnej planety pozasłonecznej
Dodane przez jacek dnia 07/05/2015 10:25:32
Po lewej: zdjęcie planety pozasłonecznej VHS 1256b. Jest to zestawienie obrazów z podczerwonych pasm Y, J, K z teleskopu VISTA. Po prawej: optyczne i podczerwone widmo z teleskopów GTC i NTT. Źródło: Gabriel Pérez, SMM (IAC).Absolwent Instytutu Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego Bartosz Gauza opublikował unikalne wyniki obserwacji najbliższej i najjaśniejszej egzoplanety.
Lewy panel: zdjęcie planety VHS 1256b orbitującej w odległości 100 AU wokół swojej gwiazdy VHS 1256. Obraz w kolorze został uzyskany poprzez połączenie zdjęć w trzech filtrach: Y, J, K, wykonanych przy użyciu teleskopu VISTA Europejskiego Obserwatorium Południowego, w ramach przeglądu nieba VISTA Hemisphere Survey (VHS).
Treść rozszerzona
Prawy panel: Spektrum planety VHS 1256b w zakresie optycznym i podczerwonym, uzyskane przy pomocy teleskopu Gran Telescopio CANARIAS (GTC) w Obserwatorium Roque de los Muchachos na La Palmie, oraz teleskopu New Technology Telescope (NTT) w Obserwatorium La Silla w Chile.
Naukowcy z Instytutu Astrofizyki Wysp Kanaryjskich (IAC) wraz ze współpracownikami z Centrum Astrobiologii w Madrycie (CAB) I z Uniwersytetu Kartageny (UPCT) uzyskali obraz olbrzymiej planety, o masie około 11 razy większej od masy Jowisza, orbitującej wokół czerwonego karła oddalonego od nas o 40 lat świetlnych. Wyniki zostały opublikowane na łamach czasopisma The Astrophysical Journal.
Obecnie, znanych jest wiele planet pozasłonecznych. Znaczna ich większość została odkryta przy użyciu pośrednich metod, takich jak badanie zmian prędkości radialnych gwiazd lub poprzez obserwacje tranzytów planet na tle tarczy gwiazd. Większość z tych planet to gazowe olbrzymy, orbitujące wokół gwiazd stosunkowo odległych od Słońca, przez co będących niezwykle trudnymi do wykrycia. Jedynie w kilku przypadkach astronomom udało się uzyskać ich bezpośredni obraz.
Tak było w przypadku odkrytej niedawno planety, oznaczonej jako VHS 1256b. Jest to najbliższa obecnie znana planeta pozasłoneczna, w odległości jedynie 40 lat świetlnych, której zarówno obraz jak i widmo udało się uzyskać. Planeta ta krąży wokół mało masywnej gwiazdy, tzw. czerwonego karła, na orbicie około 100 razy większej niż odległość między Ziemią a Słońcem, 20 razy większej niż między Słońcem a Jowiszem, i jedynie 2.5 razy większej niż orbita Plutona. Jest to młody system, którego wiek oszacowano między 150 a 300 milionów lat, czyli 15-30 razy mniej niż liczy sobie Układ Słoneczny. VHS 1256b przedstawia zatem nieco zbliżony obraz do tego, jaki mógł mieć Jowisz jakieś 4,200 milionów lat temu.
Względna bliskość systemu czyni tę egzoplanetę jedną z najjaśniejszych dotychczas zaobserwowanych, co w połączeniu z dużą separacją od macierzystej gwiazdy, dało możliwość jej szczegółowego zbadania. “VHS 1256b jest masywną gazową planetą, o rozmiarach zbliżonych do rozmiaru Jowisza, jednak o 11-krotnie większej masie. Ze względu na swój młody wiek, jej atmosfera jest wciąż stosunkowo gorąca, o temperaturze około 1200oC, a co za tym idzie, wystarczająco jasna, aby umożliwić bezpośrednie zarejestrowanie jej promieniowania, czego udało nam się dokonać przy pomocy teleskopu VISTA Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO)” wyjaśnia Bartosz Gauza, absolwent Instytutu Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego, obecnie doktorant w IAC i pierwszy autor pracy.
VHS 1256b, mierzona w bliskiej podczerwieni, gdzie emituje większość swojego promieniowania, posiada bardzo czerwony kolor, oraz osobliwe cechy atmosfery, które mogą uczynić ten obiekt punktem odniesienia dla przyszłych badań. “W jej atmosferze” komentuje Victor Sánchez Béjar, astrofizyk z IAC I współautor publikacji, “znaleźliśmy ślady obecności pary wodnej i metali alkalicznych, typowe dla tego typu obiektów, nie znaleźliśmy natomiast metanu, którego występowanie przewiduje się w takich temperaturach. Dzięki stosunkowo niedużej odległości tego systemu od Słońca, byliśmy w stanie po raz pierwszy uzyskać szczegółowe widmo planety pozasłonecznej w widzialnym zakresie promieniowania. Do tego celu potrzebowaliśmy użyć teleskopu o dużej średnicy: Gran Telescopio CANARIAS.”
Obiekt został zidentyfikowany poprzez korelację dwóch dużych baz danych: katalogu Two Micron All Sky Survey (2MASS), obejmującego całe niebo w bliskiej podczerwieni, oraz przeglądu VISTA Hemisphere Survey (VHS), którego celem jest zbadanie półkuli południowej nieba, również w podczerwieni. Program VHS jest obecnie realizowany przy pomocy teleskopu VISTA Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).
“Nasze badania były możliwe dzięki technikom softwarowym rozwijanym przez naszą grupę, które pozwoliły nam na wykrycie, spośród dziesiątek milionów zaobserwowanych źródeł takich, które wykazują duży tak zwany ruch własny na niebie, a następnie wyselekcjonowanie tych, które posiadają towarzyszy- w tym wypadku planetę orbitującą wokół czerwonego karła- mających wspólny ruch własny, oraz inne cechy pozwalające stwierdzić, że są to obiekty grawitacyjnie ze sobą związane.” wskazują autorzy pracy.
Badania czerwonego karła VHS 1256A, gwiazdy na granicy pomiędzy mało- masywnymi gwiazdami a brązowymi karłami, pozwoliły na wyznaczenie odległości i wieku tego systemu z dużą dokładnością. VHS 1256b jest zatem jedną z nielicznych egzoplanet, dla których udało się określić te parametry. Ze względu na swoją jasność oraz dużą separację kątową między swoją macierzystą gwiazdą, planeta VHS 1256b umożliwia podjęcie prób jej obserwacji w pełnym zakresie widma, od fal radiowych, przez promieniowanie w zakresie fal milimetrowych, UV i promieniowania rentgenowskiego. Dalsze obserwacje w podczerwieni mogą ukazać procesy niemożliwe lub bardzo trudne do zaobserwowania w przypadku innych znanych planet pozasłonecznych, jak na przykład efekty impaktów komet i asteroid, których występowanie spodziewane jest we wczesnych etapach ewolucji systemów planetarnych, lub detekcję księżyców o rozmiarach zbliżonych do rozmiarów Ziemi.
Artykuł: “Discovery of a young planetary mass companion to the nearby M dwarf VHS J125601.92-125723.9”, B. Gauza, V. J. S. Béjar, A. Pérez-Garrido, M. R. Zapatero Osorio, N. Lodieu, R. Rebolo, E. Pallé, G. Nowak. The Astrophysical Journal, ???, ??? (2015).
Publikacja naukowa: PDF
Kontakt:
Bartosz Gauza: email
Víctor Sánchez Béjar: email
Źródło: Instytut Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego