Astronomowie z UMK na tropie planety typu ziemskiego

Astronomowie z UMK na tropie planety typu ziemskiego.
Międzynarodowy zespół badawczy pod kierunkiem dra Gracjana Maciejewskiego z Uniwersytetu
Mikołaja Kopernika w Toruniu natrafił na ślad kolejnej planety o masie 15 mas Ziemi w układzie
planetarnym wokół gwiazdy WASP-3. Jest to jedna z najmniej masywnych znanych planet poza
Układem Słonecznym.
„Nasz projekt badawczy polega na nieustannym monitorowaniu ruchu planet wokół gwiazd’’ mówi dr Gracjan Maciejewski. ,,Jak do tej pory astronomowie odkryli ponad 450 planet poza
naszym Układem Słonecznym; znaczna ich część, bo blisko 90, to tzw. planety tranzytujące. Orbita
takiej planety jest położona w tak szczególny sposób, że możemy obserwować, jak planeta
przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy. Poprzez precyzyjne obserwacje zmian jasności gwiazdy
sprawdzamy, kiedy dokładnie następuje zjawisko tranzytu. W układzie planeta – gwiazda zjawisko
to powinno następować ściśle okresowo. Łatwo sobie wyobrazić, że jeśli w układzie znajduje się
dodatkowa planeta, to wskutek oddziaływania grawitacyjnego następuje zaburzenie ruchu
monitorowanej planety. W rezultacie tych perturbacji kolejne tranzyty będą następować
odpowiednio wcześniej lub później. Planeta wokół gwiazdy WASP-3 to pierwszy obiekt, dla
którego odkryliśmy tego typu odchylenia. Dalsza analiza pokazała, że źródłem tych zaburzeń może
być dodatkowa planeta o masie 15 mas Ziemi krążąca wokół gwiazdy WASP-3. Jesteśmy w stanie
wyznaczyć parametry tej planety w wyniku modelowania numerycznego.”
Zastosowana metoda badawcza ma wiele wspólnego z tą, która w XIX wieku doprowadziła do
odkrycia Neptuna – ósmej planety w naszym Układzie Słonecznym. Wtedy astronomowie nie
mogąc w inny sposób wytłumaczyć położenia Urana na niebie, postawili śmiałą tezę o istnieniu
kolejnej planety. Planeta ta miała zaburzać jego ruch wskutek oddziaływania grawitacyjnego.
Wkrótce obserwacje potwierdziły tę tezę - w miejscu przewidzianym na podstawie wcześniejszych
obliczeń odkryto Neptuna.
Nazwa gwiazdy, WASP-3, pochodzi od angielskiego projektu badawczego SuperWASP (Wide
Angle Search for Planets), w ramach którego w 2008 roku znaleziono wokół niej tranzytującą
planetę - WASP-3b. Jest ona nieco większa od Jowisza i dwa razy masywniejsza. Jest to zatem
typowy planetarny olbrzym. Obiega on swoją macierzystą gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie w
zaledwie 44 godziny. Z uwagi na bliskość gwiazdy, temperatura w atmosferze tej planety wynosi
ponad 1700 stopni Celsjusza. W porównaniu z WASP-3b, odkryta przez nas planeta - WASP-3c, to
planetarny karzeł – jest od niej około 40 razy mniej masywna i położona nieco dalej od gwiazdy,
którą obiega w ciągu 90 godzin. Nowoodkryta planeta ma masę 15 mas Ziemi, więc może należeć
do grupy planet podobnych do Ziemi. Ze względu na bliskość gwiazdy temperatura na jej
powierzchni jest z pewnością zbyt wysoka, aby mogła na niej występować woda w stanie płynnym.
Na niebie układ planetarny WASP-3 można odnaleźć w gwiazdozbiorze Lutni. Znajduje się on w
odległości 700 lat świetlnych i nie jest widoczna gołym okiem, choć jest gorętsza i bardziej
masywna od Słońca.
Zaobserwowane odchyłki w ruchu planety WASP-3b są rzędu jednej minuty i stanowią niewielki
ułamek jej czterdziestoczterogodzinnego okresu orbitalnego. W czasie tranzytu tarcza planety
blokuje niewielką część światła pochodzącego od gwiazdy. Jej obserwowana jasność nieznacznie
spada, przeciętnie tylko o około 1%. „Aby wpaść na trop dodatkowej planety, musieliśmy zebrać
wysokiej jakości materiał obserwacyjny o dokładności sięgającej 0,1%. Do tego celu
wykorzystaliśmy teleskopy w Bułgarii i Niemczech wyposażone w specjalistyczną aparaturę do
niezwykle precyzyjnych pomiarów jasności ciał niebieskich.” – mówi dr Maciejewski. ,,Obecnie
prowadzimy dalsze obserwacje, tym razem już znacznie większymi instrumentami w Europie,
Ameryce Północnej i Azji w celu weryfikacji naszego odkrycia i uściślenia wcześniejszych
wyznaczeń.”
W skład zespołu badawczego oprócz dra Gracjana Maciejewskiego i prof. Andrzeja Niedzielskiego
z UMK wchodzą także mgr Dinko Dimitrov z Obserwatorium Astronomicznego na Rożenie
(Bułgaria) oraz prof. Ralph Neuhaeuser i dr Markus Mugrauer wraz z doktorantami i studentami z
Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie (Niemcy). Praca prezentująca odkrycie zostanie wkrótce
opublikowana w prestiżowym czasopiśmie naukowym Monthly Notices of the Royal Astronomical
Society.
Pełna wersja pracy znajduje się pod adresem: http://xxx.lanl.gov/abs/1006.1348
Więcej na temat układu planetarnego WASP-3 na stronie Encyklopedii Pozasłonecznych Układów
Planetarnych: http://exoplanet.eu/star.php?st=WASP-3
O odkryciu planety donosi także Royal Astronomical Society w formie komunikatu prasowego:
http://www.ras.org.uk/news-and-press/
Kontakt:
Dr Gracjan Maciejewski
Centrum Astronomii UMK / Instytut Astronomii Uniwersytetu Friedricha Schillera
Email: [email protected], [email protected]
Tel: +49-3641-947524
Dr hab. Andrzej Niedzielski, prof. UMK
Centrum Astronomii UMK
Email: [email protected]
Tel: +48-56-611-30-57
Rys. 1. Tranzyt Wenus na tle tarczy Słońca obserwowany 8 czerwca 2004 roku w Centrum Astronomii UMK.
Astronomowie obserwują takie zjawiska także w odległych pozasłonecznych układach planetarnych takich jak na
przykład WASP-3. Jednak nawet dla najbliższych gwiazd uzyskanie tego typu obrazu nie jest możliwe – tarcze
gwiazdowe są zbyt małe ze względu na dzielące nas od nich ogromne odległości. Gdy dochodzi do tranzytu, naukowcy
obserwują jedynie niewielki spadek jasności gwiazdy wskutek przesłonięcia fragmentu tarczy gwiazdy przez planetę.
Pierwszy tranzyt planetarny poza Układem Słonecznym zaobserwowano w 1999 roku.