HARPS objevil 50 nových exoplanet

ESO 034/11 tisková zpráva

Dosud nejbohatší úlovek planet mimo Sluneční soustavu obsahuje 16 nových super-Zemí

Astronomové pracující s nejlepším světovým přístrojem na hledání exoplanet – spektrografem HARPS – dnes oznámili bohatý úlovek více jak 50 nových exoplanet: mezi nimi je také 16 super-Zemí, z nichž jedna obíhá na okraji obyvatelné zóny své mateřské hvězdy. Při studiu vlastností všech planet dosud objevených spektrografem HARPS členové týmu zjistili, že asi 40 % hvězd podobných Slunci má přinejmenším jednu planetu lehčí než Saturn.

Spektrograf HARPS umístěný na dalekohledu o průměru zrcadla 3,6 m na observatoři La Silla v Chile je nejúspěšnějším světovým hledačem exoplanet [1]. Tým vědců  pod vedením Michaela Mayora (University of Geneva, Švýcarsko) pracující s tímto přístrojem dnes oznámil objev 50 nových exoplanet obíhajících kolem nedalekých hvězd. Je mezi nimi také 16 takzvaných super-Zemí [2]. Takto vysoký počet exoplanet tohoto typu dosud nikdy nebyl oznámen najednou [3]. Nové objevy byly prezentovány na konferenci Extreme Solar Systems (Wyoming, USA), které se zúčastnilo na 350 odborníků. 

„Tato žeň objevů spektrografu HARPS předčí všechna očekávání a obsahuje výjimečně bohatou populaci super-Zemí a planet Neptunova typu u hvězd podobných Slunci. A co je povzbudivé, výsledky ukazují, že rychlost objevování se stále zvyšuje,“ říká Mayor.

Za posledních 8 let od zahájení průzkumu hvězd podobných Slunci technikou radiálních rychlostí objevil jen spektrograf HARPS více jak 150 nových planet. Asi dvě třetiny dosud známých exoplanet s hmotností menší než Neptun [4] byly nalezeny pomocí HARPS. Tyto výjimečné výsledky jsou produktem několika set nocí pozorování tímto přístrojem [5]. 

Díky práci na pozorováních všech 376 Slunci podobných hvězd sledovaných pomocí spektrografu HARPS astronomové také zpřesnili odhad pravděpodobnosti, zda hvězda slunečního typu má ve svém systému planetu s nízkou hmotností. Zjistili, že asi 40 % ze sledovaných hvězd má alespoň jednu planetu s nižší hmotností než Saturn a zdá se, že většina planet s hmotností Neptunu či nižší se nachází v systémech s více planetami.
 
S postupným vylepšováním samotného přístroje i softvérového vybavení se HARPS dostává na novou úroveň stability a citlivosti, aby mohl pátrat po kamenných planetách, které by mohly na svém povrchu umožňovat existenci života. Pro nový přehlídkový projekt bylo vybráno deset blízkých hvězd podobných Slunci. Tyto hvězdy byly již pomocí HARPS sledovány a ví se o nich, že jsou vhodné pro extrémně přesná měření radiálních rychlostí. Po dvou letech práce členové týmu objevili pět nových planet s hmotnostmi menšími než pětinásobek Země.  

„Tyto planety patří mezi nejvhodnější cíle pro budoucí kosmické teleskopy, které budou pátrat po známkách života, například po přítomnosti kyslíku v atmosféře“, vysvětluje Francesco Pepe (Geneva Observatory, Švýcarsko), vedoucí autor jednoho z nedávno publikovaných článků.

Odhaduje se, že jedna z nově objevených a oznámených planet – HD 85512 b, je pouze 3,6krát hmotnější než Země [6] a nachází se na okraji zóny života – úzkého pásma kolem hvězdy, kde se voda za vhodných podmínek může vyskytovat v tekutém stavu [7].
 
„Je to nejméně hmotná planeta objevená metodou radiálních rychlostí, která by se potenciálně mohla nacházet v zóně života své hvězdy a zároveň druhá planeta s nízkou hmotností v zóně života objevená pomocí HARPS,“ dodává Lisa Kaltenegger (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo a Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Boston, USA), expertka na vhodnost exoplanet pro výskyt života.

Zvyšující se přesnost nové přehlídky HARPS nyní umožňuje detekci planet o hmotnosti dvou Zemí. HARPS je nyní tak citlivý, že je schopen detekovat amplitudy radiálních rychlostí významně nižší než 4 km/h [8] – což je méně než rychlost chůze.

„Detekce planety HD 85512 b je daleko nad limitem spektrografu HARPS a demonstruje možnosti dalších objevů exoplanet typu super-Země v zónách života kolem hvězd podobných Slunci,“ říká Mayor.

Díky uvedeným výsledkům jsou astronomové přesvědčeni, že v blízké budoucnosti objeví další potenciálně obyvatelné kamenné planety kolem hvězd podobných Slunci. Pro další výzkum jsou plánovány také nové přístroje. Na dalekohledu Telescopio Nazionale Galileo na kanárských ostrovech bude instalována kopie spektrografu HARPS, aby bylo možné provést přehlídku hvězd také na severní obloze. A v roce 2016 by měl být na dalekohled VLT instalován nový výkonný přístroj pro hledání exoplanet nazývaný ESPRESSO [9]. Pohlédneme-li ještě dále do budoucnosti, pak metodu radiálních rychlostí dále zdokonalí přístroj CODEX instalovaný na dalekohledu E-ELT.  

„V následujících deseti až dvaceti letech bychom měli mít k dispozici seznam potenciálně obyvatelných planet u hvězd v blízkém okolí Slunce. Je velmi důležité, aby takový seznam byl k dispozici, než budou moci budoucí přístroje zahájit hledání známek života v atmosférách těchto planet,“ uzavírá Michel Mayor, který v roce 1995 objevil vůbec první planetu u normální hvězdy.

Zdroj

Poznámky

[1] Přístroj HARPS měří s výjimečnou přesností radiální rychlosti hvězd. Planeta obíhající kolem hvězdy způsobuje periodické pohyby hvězdy směrem k nám a od nás. Díky Dopplerovu jevu vede změna radiální rychlosti k posunu spektrálních čar ve světle hvězdy směrem k červenému konci (takzvaný rudý posuv, ke kterému dochází v případě, kdy se hvězda od nás vzdaluje) nebo k modrému konci (v případě jejího přibližování). Tyto jemné změny mohou být měřeny vysoce citlivým spektrografem, jakým je například HARPS, a použity k odhalení přítomnosti planety.

[2] Planety o hmotnosti 1 až 10 Zemí jsou označovány jako super-Země. V naší Sluneční soustavě takové planety nemáme, ale zdá se, že u jiných hvězd jsou obvyklé. Objev takové planety v zóně života kolem mateřské hvězdy je velmi vzrušující, neboť pokud je planeta kamenná a pokud má na svém povrchu vodu, mohla by teoreticky být vhodná pro život. 

[3] Současný počet známých exoplanet se pohybuje kolem 600 (z toho asi 550 objeveno metodou radiálních rychlostí). K tomu je potřeba přičíst také 1 200 kandidátů na exoplanety, kteří byli nalezeni v datech z družice Kepler (NASA) pomocí odlišného postupu – sledování slabých poklesů jasnosti hvězd v okamžiku průchodu planety přes disk hvězdy (takzvaný tranzit), kdy dojde k odstínění malého množství světla hvězdy. Většina planet, které byly touto metodou objeveny, je však velmi daleko od nás. Planety nalezené spektrografem HARPS jsou naopak u blízkých hvězd, což z nich dělá mnohem vhodnější cíle pro nejrůznější typy následných pozorování. 

[4] Neptun je asi sedmkrát hmotnější než Země.

[5] Tento rozsáhlý pozorovací program vede Stéphane Udry (Geneva Observatory, Švýcarsko)

[6] Použitím metody radiálních rychlostí mohou astronomové odhadnout pouze minimální možnou hmotnost planety, jelikož odhad hmotnosti závisí také na obecně neznámém sklonu dráhy planety vzhledem k rovině pohledu. Ze statistického hlediska je tato minimální hmotnost velmi blízká reálné hmotnosti planety.

[7] HARPS dosud nalezl dvě planety typu super-Země, které by mohly ležet uvnitř zóny života své hvězdy. První taková planeta Gliese 581 d a byla nalezena v roce 2007 (eso0722). Měření pomocí HARPS však také nedávno ukázala, že další původně oznámený kandidát na planetu typu super-Země ve stejném systému (Gliese 581 g) neexistuje. 

[8] Při velkém počtu měření je spektrograf HARPS na planety typu super-Země o hmotnosti 10 Zemí citlivý takřka stoprocentně, a to až do period oběhu jeden rok. I když předpokládáme planetu o hmotností tří Zemí na dráze s periodou jeden rok, je pravděpodobnost jejího objevení slušných 20 %.   

[9] ESPRESSO je zkratka pro Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (Echelle spektrograf pro kamenné exoplanety a stabilní spektroskopická pozorování), přístroj, který bude instalován na dalekohled VLT. V současnosti je navrhován jeho základní dizajn a zařízení by mělo začít pracovat v roce 2016. ESPRESSO umožní měření radiálních rychlostí s přesností až 0,35 km/h nebo dokonce lepší. Pro srovnání: planeta Země vyvolává pohyb Slunce radiální rychlostí 0,32 km/h. Takto vysoké rozlišení by mělo umožnit objevení planet o hmotnosti Země v zónách života kolem hvězd s nízkou hmotností.

Další informace

Výsledky byly prezentovány 12. září 2011 na konferenci Extreme Solar Systems konané v Grand Teton National Park, Wyoming, USA.

Shrnutí bude prezentováno v článku “The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets”, který je v přípravě a vyjde v odborném časopise Astronomy & Astrophysics. 

Složení týmu: M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG], Switzerland), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern, Switzerland), J. L. Bertaux (Service d’Aéronomie, Paris, Francie), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie, France a Observatoire de Haute-Provence/CNRS, Francie), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO, Německo), C. Mordasini (Max Planck Institute for Astronomy, Německo), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugalsko a Departamento de Física de Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugalsko), D. Queloz (OAUG).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe a kol., 2011)

• "The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets" (Mayor a kol., 2011)
• HARPS
• ESPRESSO
• Gliese 581
• Snímky observatoře La Silla

Kontakty

Stéphane Udry; Observatoire de l’Université de Genève; Switzerland; Tel: +41 22 379 24 67; Email: stephane.udry@unige.ch

Francesco Pepe; Observatoire de l’Université de Genève; Switzerland; Tel: +41 223 792 396; Cell: +41 79 302 47 40
Email: francesco.pepe@unige.ch

Lisa Kaltenegger; Research Group Leader, Max Planck Institute for Astronomy; Heidelberg, Germany; Email: kaltenegger@mpia.de

Richard Hook; La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

autor: Jiří Srba