Superziemia na orbicie wokół Gwiazdy Barnarda
Dodane przez jacek dnia 15/11/2018 16:25:16
Gwiazda Bernarda Artystyczna wizja powierzchni superziemi krążącej wokół Gwiazdy Barnarda
Najbliższa pojedyncza gwiazda względem Słońca posiada planetę o masie co najmniej 3,2 masy Ziemi — tzw. superziemię. Dane z ogólnoświatowej sieci teleskopów, w tym z instrumentu ESO: łowcy planet HARPS, ujawniły obecnośc mrożnego, ciemnego świata. Nowo odkryta planeta jest drugą najbliższą znaną egzoplanetą względem Ziemi. Krąży wokół gwiazdy najszybciej poruszającej się na nocnym niebie.
Ilustracja jest artystycznym wyobrażeniem powierzchni planety.
Źródło:ESO/M. Kornmesser
Kampania Red Dots uzyskała niezbite dowody na egzoplanetę wokół najbliższej pojedynczej gwiazdy względem Słońca

Najbliższa pojedyncza gwiazda względem Słońca posiada egzoplanetę o masie co najmniej 3,2 masy Ziemi – tzw. superziemię. Jedna z największych kampanii obserwacyjnych korzystających z danych z wielu teleskopów na świecie, w tym z należącego do ESO instrumentu HARPS, ujawniła istnienie tego mroźnego, słabo oświetlonego świata. Nowo odkryta planeta jest drugą najbliższą egzoplanetą względem Ziemi. Gwiazda Barnarda to najszybciej poruszająca się po nocnym niebie gwiazda.
Treść rozszerzona

Najbliższa pojedyncza gwiazda względem Słońca posiada egzoplanetę o masie co najmniej 3,2 masy Ziemi – tzw. superziemię. Jedna z największych kampanii obserwacyjnych korzystających z danych z wielu teleskopów na świecie, w tym z należącego do ESO instrumentu HARPS, ujawniła istnienie tego mroźnego, słabo oświetlonego świata. Nowo odkryta planeta jest drugą najbliższą egzoplanetą względem Ziemi. Gwiazda Barnarda to najszybciej poruszająca się po nocnym niebie gwiazda.

Na orbicie wokół Gwiazdy Barnarda wykryto planetę. Znajduje się w odległości jedynie 6 lat świetlnych od nas. To przełomowe odkrycie – ogłoszone w opublikowanym dzisiaj artykule w czasopiśmie Nature – jest wynikiem projektów Red Dots i CARMENES, które poszukiwania skalistych planet doprowadziły już do odkrycia nowego świata na orbicie wokół naszej najbliższej gwiezdnej sąsiadki, Proximy Centauri.

Gwiazda Bernarda Barnard’s Star in the constellation Ophiuchus
Źródło: ESO, IAU and Sky & Telescope

Planeta, oznaczona jako Gwiazda Barnarda b, stała się drugą znaną egzoplanetą w stosunku do Ziemi pod względem odległości [1]. Zebrane dane wskazują, że planeta może być superziemią o masie co najmniej 3,2 razy większej niż Ziemia. Okrąża swoją gwiazdę co prawie 233 dni. Sama Gwiazda Barnarda to czerwony karzeł, chłodna, małomasywna gwiazda, która słabo rozświetla nowo odkryty świat. Światło od Gwiazdy Barnarda dostarcza do planety zaledwie 2% energii, którą Ziemia otrzymuje od Słońca.

Pomimo tego, iż jest względnie blisko swojej gwiazdy – w odległości zaledwie 0,4 razy dystans Ziemia-Słońce – egzoplaneta leży blisko linii śniegu, obszaru, w którym lotne substancje, takie jak woda, przechodzą w stan stały (lód). Ten mroźny, ciemny świat może mieć temperaturę –170 ℃, co czyni go niegościnnym dla życia takiego jakie znamy.

Gwiazda Barnarda, nazwana od astronoma E. E. Barnarda, jest najbliższą pojedynczą sąsiadką Słońca. O ile sama gwiazda jest stara – ma prawdopodobnie dwa razy taki wiek jak Słońce – i względnie nieaktywna, to oprócz tego cechuje się najszybszym obserwowanym ruchem wśród gwiazd nocnego nieba [2]. Superziemie to najpowszechniejszy typ planet, które tworzą się wokół małomasywnych gwiazd, takich jak Gwiazda Barnarda, co dodaje wiarygodności nowo odkrytej kandydatce na planetę. Co więcej, obecne teorie na temat powstawania planet przewidują, że linia śniegu jest idealna lokalizacją na uformowanie się takich planet.

Wcześniejsze poszukiwania planet wokół Gwiazdy Barnarda miały rozczarowujące wyniki – najnowszy przełom był możliwy dzięki połączeniu pomiarów z kilku bardzo precyzyjnych instrumentów pracujących na teleskopach na całym świecie [3].

„Po bardzo starannej analizie, jesteśmy pewni na 99%, że planeta się tam znajduje” stwierdził kierownik zespołu, Ignasi Ribas (Institute of Space Studies of Catalonia oraz Institute of Space Sciences, CSIC w Hiszpanii). „Jednak będzie kontynuować obserwacje tej szybko poruszającej się gwiazdy, aby wykluczyć możliwe, aczkolwiek mało prawdopodobne, naturalne zmiany jasności gwiazdy, które udawałyby obecność planety.”

Gwiazda Bernarda Widefield image of the sky around Barnard’s Star showing its motion
This wide-field image shows the surroundings of the red dwarf known as Barnard’s Star in the constellation of Ophiuchus (the Serpent-Bearer). This picture was created from material forming part of the Digitized Sky Survey 2. The centre of the image shows Barnard’s Star captured in three different exposures. The star is the fastest moving star in the night sky and its large apparent motion can be seen as its position changes between successive observations — shown in red, yellow and blue.
Źródło:ESO/Digitized Sky Survey 2 Acknowledgement: Davide De Martin E — Red Dots

Wśród użytych instrumentów był należący do ESO, słynny łowca planet HARPS oraz spektrograf UVES. „HARPS odegrał kluczową rolę w projekcie. Połączyliśmy archiwalne dane od innych zespołów, z nowymi, nakładającymi się pomiarami Gwiazdy Barnarda z innych urządzeń” skomentował Guillem Anglada Escudé (Queen Mary University of London), współkierownik zespołu odpowiedzialnego za ten wynik [4]. „Kombinacja wielu instrumentów była kluczowa dla sprawdzenia wyników.”

Astronomowie wykorzystali efekt Dopplera do odkrycia kandydatki na egzoplanetę. Gdy planeta okrąża gwiazdę, jej grawitacyjne oddziaływanie powoduje, że gwiazda się „kołysze”. Gdy gwiazda oddala się od Ziemi, jej widmo przesuwa się w stronę czerwoną, czyli w stronę fal dłuższych. Z kolei światło gwiazdy jest przesunięte w stronę krótszych, bardziej niebieskich fal, gdy gwiazda zbliża się do Ziemi.

Astronomowie używają tego efektu do mierzenia zmian prędkości gwiazdy spowodowanych orbitującą egzoplanetę – z oszałamiającą dokładnością. HARPS może wykrywać zmiany w prędkości gwiazdy na poziomie 3,5 km/h – czy tempa spaceru człowieka. To podejście go poszukiwań egzoplanet jest znane jako metoda prędkości radialnych, ale nigdy wcześniej nie było użyte do wykrycia podobnej planety typu superziemia na tak rozległej orbicie wokół gwiazdy.

“Wykorzystaliśmy obserwacje z siedmiu różnych instrumentów, obejmujące pomiary na przestrzeni 20 lat, co powoduje, że jest to jeden z największych zestawów danych użytych kiedykolwiek do precyzyjnych analiz prędkości radialnych” wyjaśnił Ribas. „Połączenie wszystkich danych dało razem 771 pomiarów – olbrzymia ilość informacji!”

“Wszyscy bardzo ciężko pracowaliśmy nad tym przełomowym odkryciem” podsumował Anglada-Escudé. „Jest ono wynikiem wielkiej współpracy zorganizowanej w ramach projektu Red Dots, która obejmowała wkład od zespół naukowców z całego świata. Kolejne obserwacje są aktualnie prowadzone w różnych obserwatoriach na świecie.”

Uwagi

[1] Jedyne bliższe względem Słońca gwiazdy stanowią układ potrójny Alfa Centauri. W roku 2016 astronomowie korzystający z teleskopów ESO i z innych obserwatoriów znaleźli mocne dowody na istnienie planety krążącej wokół najbliższej względem nas gwiazdy w tym systemie, Proximy Centauri. Planeta ta znajduje się zaledwie nieco ponad 4 lata świetlne od Ziemi i została odkryta przez zespół, którym kierował Guillem Anglada Escudé.

[2] Prędkość Gwiazdy Barnarda względem Słońca to około 500 000 km/h. Pomimo tego szaleńczego tempa, nie jest to najszybsza znana gwiazda. To co czyni ruch tej gwiazdy warty uwagi, jest jej szybki ruch na niebie obserwowany z Ziemi, określany pojęciem „ruch własny”. Gwiazda Barnarda pokonuje dystans odpowiadający średnicy tarczy Księżyca w ciągu 180 lat – może to wydawać się niewiele, ale jest do znacznie więcej niż ruch własny jakiejkolwiek innej gwiazdy nocnego nieba.

[3] W badaniach wykorzystano następujące instrumenty: HARPS na 3,6-metrowym teleskopie ESO; UVES na należącym do ESO teleskopie VLT; HARPS-N na Telescopio Nazionale Galileo; HIRES na 10-metrowym teleskopie Kecka; PFS na 6,5-metrowym teleskopie Magellana; APF na 2.4-metrowym teleskopie w Lick Observatory oraz CARMENES w Calar Alto Observatory. Dodatkowo obserwacje zostały wykonane 90-cm teleskopem w Sierra Nevada Observatory, 40-cm robotycznym teleskopem w obserwatorium SPACEOBS oraz 80-cm Joan Oró Telescope w Montsec Astronomical Observatory (OAdM).

[4] historia tego odkrycia będzie szczegółowo przedstawiona w tym tygodniu na ESOBlog.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „A super-Earth planet candidate orbiting at the snow-line of Barnard’s star” opublikowanym 15 listopada w czasopiśmie „Nature”.

Skład zespołu badawczego: I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), M. Tuomi (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, United Kingdom), A. Reiners (Institut für Astrophysik Göttingen, Germany), R. P. Butler (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA), J. C. Morales (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), M. Perger (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), S. Dreizler (Institut für Astrophysik Göttingen, Germany), C. Rodríguez-López (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain), J. I. González Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias Spain & Universidad de La Laguna, Spain), A. Rosich (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), F. Feng (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, United Kingdom), T. Trifonov (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany), S. S. Vogt (Lick Observatory, University of California, USA), J. A. Caballero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Spain), A. Hatzes (Thüringer Landessternwarte, Germany), E. Herrero (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), S. V. Jeffers (Institut für Astrophysik Göttingen, Germany), M. Lafarga (Institut de Ciències de l’Espai, Spain & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spain), F. Murgas (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain & Universidad de La Laguna, Spain), R. P. Nelson (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, United Kingdom), E. Rodríguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain), J. B. P. Strachan (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, United Kingdom), L. Tal-Or (Institut für Astrophysik Göttingen, Germany & School of Geosciences, Tel-Aviv University, Israel), J. Teske (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA & Hubble Fellow), B. Toledo-Padrón (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain & Universidad de La Laguna, Spain), M. Zechmeister (Institut für Astrophysik Göttingen, Germany), A. Quirrenbach (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Germany), P. J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain), M. Azzaro (Centro Astronómico Hispano-Alemán, Spain), V. J. S. Béjar (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain & Universidad de La Laguna, Spain), J. R. Barnes (School of Physical Sciences, The Open University, United Kingdom), Z. M. Berdiñas (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), J. Burt (Kavli Institute, Massachusetts Institute of Technology, USA), G. Coleman (Physikalisches Institut, Universität Bern, Switzerland), M. Cortés-Contreras (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Spain), J. Crane (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), S. G. Engle (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), E. F. Guinan (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), C. A. Haswell (School of Physical Sciences, The Open University, United Kingdom), Th. Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany), B. Holden (Lick Observatory, University of California, USA), J. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), H. R. A. Jones (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, United Kingdom), A. Kaminski (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Germany), M. Kiraga (Warsaw University Observatory, Poland), M. Kürster (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany), M. H. Lee (Department of Earth Sciences and Department of Physics, The University of Hong Kong), M. J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain), D. Montes (Dep. de Física de la Tierra Astronomía y Astrofísica & Unidad de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid, Spain), J. Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, France), A. Ofir (Department of Earth and Planetary Sciences, Weizmann Institute of Science. Israel), E. Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain & Universidad de La Laguna, Spain), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain, & Consejo Superior de Investigaciones Científicas & Universidad de La Laguna, Spain), S. Reffert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Germany), A. Schweitzer (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Germany), W. Seifert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Germany), S. A. Shectman (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), D. Staab (School of Physical Sciences, The Open University, United Kingdom), R. A. Street (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, USA), A. Suárez Mascareño (Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Switzerland & Instituto de Astrofísica de Canarias Spain), Y. Tsapras (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Germany), S. X. Wang (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA), and G. Anglada-Escudé (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, United Kingdom & Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugaliaia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii

Źródło: ESO