الفلك

ما هو أقدم نوع نجم مع كوكب تم اكتشافه بطريقة السرعة الشعاعية؟

ما هو أقدم نوع نجم مع كوكب تم اكتشافه بطريقة السرعة الشعاعية؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد اكتشفنا الكواكب في Beta_Pictoris (A6V) هنا و Fomalhaut alpha (A3v) هنا.
ومع ذلك تم اكتشافهم من خلال الصور المباشرة.

يجب أن يكون هناك حد من النوع النجمي بواسطة RV؟
ما هو أقدم نوع تم العثور عليه على الإطلاق؟


يمكن العثور بسهولة على الإجابة على هذا السؤال وأسئلة أخرى من نوعها حول الكواكب الخارجية على موقع الويب http://exoplanets.org/ يحتوي هذا الموقع على كتالوج موثوق للغاية لاكتشافات الكواكب الخارجية ويحتوي على أدوات لتمكين الجداول والمؤامرات للعديد من المتغيرات ليتم بناؤها.

على سبيل المثال ، للتعامل مع سؤالك ، أنتجت الحبكة التالية للكواكب الخارجية تم اكتشافه باستخدام تقنية السرعة الشعاعية دوبلر. يوضح هذا درجة الحرارة الفعالة للنجم الأصل على المحور السيني ، مقابل كتلة الكواكب الخارجية المتوقعة $ M sin i $. النجم الأكثر سخونة مع كوكب خارجي محدد بواسطة RV (على موقع الويب ، يمكنك النقر فوق النقاط) هو HD113337 ، وهو نجم من نوع F6V اكتشفه Borginiet et al. (2013). التالي الأكثر سخونة هو HD103774 ، والذي يُعطى نوعًا طيفيًا مبكرًا قليلاً من F5V. هذان هما الأكثر سخونة في حالة عدم اليقين. مجرد مبرد يعمل باللمس هو Tau Boo.

من الصعب العثور على كواكب خارجية حول كتلة كبيرة التسلسل الرئيسي النجوم باستخدام طريقة دوبلر بسبب ندرة الخطوط الطيفية القوية والضيقة. معظم ما نعرفه هو من ملاحظات النجوم العملاقة - أي النجوم التي كان يمكن ان يكون نجوم من النوع المبكر في التسلسل الرئيسي ، ولكنها تحتوي على كرات ضوئية أكثر برودة بعد أن تترك التسلسل الرئيسي. HD102956 ، المذكور في إجابة أخرى ، هو مثال إذا كان هذا - أي كنت نجم مبكر من نوع A في التسلسل الرئيسي.


يدور HD 103774 b ، الذي تم الكشف عنه بسرعة شعاعية ، حول نجم من النوع الطيفي F5V وفقًا لموسوعة الكوكب خارج المجموعة الشمسية.

HD 102956 b ، المكتشفة بسرعة شعاعية ، تدور حول عملاق طيفي من النوع A ، نجم النوع "الأقدم" الذي يؤوي كوكب تم اكتشافه بواسطة السرعة الشعاعية ، يمكن أن أجده (اعتبارًا من مايو 2014).

يبدو أن إدخال Kepler-88 c حول نجم طيفي من النوع B (وفقًا للكتالوج اعتبارًا من مايو 2014) غير صحيح ، أو يشفر شيئًا آخر ، يجب تصنيف النجم على أنه النوع الطيفي G6V.


& # 8220Supersharp Vision & # 8221 & # 8211 أول كوكب خارج المجموعة الشمسية اكتشفه راديو تلسكوب

"بالمعنى الأعمق ، فإن البحث عن ذكاء خارج الأرض هو بحث عن أنفسنا ، & # 8221 قال كارل ساجان. على الرغم من عدم اكتماله حتى الآن ، إلا أن المهمة مستمرة من مهمة كبلر إلى تيس والآن عبر أطباق الهوائي اللاسلكي العشرة التي يبلغ طولها 25 مترًا من مصفوفة خط الأساس الطويل جدًا (VLBA) على مستوى القارة. أعلن علماء الفلك عن اكتشاف كوكب بحجم زحل يدور عن قرب حول نجم صغير بارد على بعد 35 سنة ضوئية من الأرض باستخدام راديو VLBA & # 8217s supersharp & # 8220vision & # 8221.

هذا هو أول اكتشاف لكوكب خارج المجموعة الشمسية باستخدام تلسكوب لاسلكي باستخدام تقنية تسمى & # 8220astrometric & # 8221 تتطلب قياسات دقيقة للغاية لموقع نجم & # 8217 في السماء ، والاكتشاف الثاني فقط لهذه التقنية وللتلسكوبات الراديوية .

تقنية الفلك

أثبتت تقنية القياس الفلكي ، على الرغم من كونها معروفة منذ فترة طويلة ، صعوبة استخدامها. يتضمن تتبع الحركة الفعلية للنجم & # 8217s في الفضاء ، ثم اكتشاف دقيقة & # 8220wobble & # 8221 في تلك الحركة الناتجة عن تأثير الجاذبية للكوكب. يدور النجم والكوكب حول موقع يمثل مركز الكتلة لكليهما معًا. يتم الكشف عن الكوكب بشكل غير مباشر إذا كان هذا الموقع ، المسمى barycenter ، بعيدًا بما يكفي عن مركز النجم & # 8217s لإحداث تذبذب يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوب.

من المتوقع أن تكون هذه التقنية جيدة بشكل خاص للكشف عن الكواكب الشبيهة بالمشتري في مدارات بعيدة عن النجم. هذا لأنه عندما يدور كوكب ضخم حول نجم ، فإن التذبذب الناتج في النجم يزداد مع وجود فاصل أكبر بين الكوكب والنجم ، وعلى مسافة معينة من النجم ، كلما زادت كتلة الكوكب ، زاد التذبذب الناتج.

كوكب غريب يدور حول قزم أحمر بارد

بدءًا من يونيو 2018 واستمر لمدة عام ونصف ، تتبع علماء الفلك نجمًا يسمى TVLM 513-46546 ، وهو قزم بارد تقل كتلته عن عُشر كتلة شمسنا. بالإضافة إلى ذلك ، استخدموا بيانات من تسع مشاهدات سابقة لـ VLBA للنجم بين مارس 2010 وأغسطس 2011. كلما كان خط الأساس للتلسكوب الراديوي أطول ، كانت الدقة الزاوية أفضل. توجد الهوائيات الأكثر فصلًا على نطاق واسع من VLBA في Mauna Kea في هاواي و St. Croix في جزر فيرجن الأمريكية ، والتي تفصل بينهما 8611 كيلومترًا. في حين أن كل هوائي VLBA متطابق ، فإن كل موقع فريد من نوعه.

كشف التحليل الشامل للبيانات من تلك الفترات الزمنية عن تذبذب واضح في حركة النجم # 8217 يشير إلى وجود كوكب مماثل في الكتلة لزحل ، يدور حول النجم مرة واحدة كل 221 يومًا. هذا الكوكب أقرب إلى النجم من عطارد إلى الشمس.

معظم النجوم العديدة في مجرة ​​درب التبانة & # 8211 استضافة كواكب أصغر شبيهة بالأرض

النجوم الصغيرة والرائعة مثل TVLM 513-46546 هي أكثر الأنواع النجمية عددًا في مجرتنا درب التبانة ، وقد وجد أن العديد منها يحتوي على كواكب أصغر ، يمكن مقارنتها بالأرض والمريخ.

& # 8220 من المتوقع أن تكون الكواكب العملاقة ، مثل كوكب المشتري وزحل ، نادرة حول النجوم الصغيرة مثل هذا ، وتقنية قياس الفلك هي الأفضل في العثور على كواكب شبيهة بالمشتري في مدارات واسعة ، لذلك فوجئنا بالعثور على كتلة أقل ، زحل- مثل كوكب في مدار مضغوط نسبيًا. توقعنا العثور على كوكب أكثر ضخامة ، على غرار كوكب المشتري ، في مدار أوسع ، & # 8221 قال سلفادور كورييل ، من الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك. & # 8220 كان اكتشاف الحركات المدارية لهذا الرفيق الكوكبي ذي الكتلة الفرعية للمشتري في مثل هذا المدار المضغوط تحديًا كبيرًا ، & # 8221 أضاف.

TVLM 513-46546 فريد من نوعه

تم اكتشاف أكثر من 4200 كوكب تدور حول نجوم غير الشمس ، لكن الكوكب المحيط بـ TVLM 513-46546 هو ثاني كوكب يتم العثور عليه باستخدام تقنية القياس الفلكي. طريقة أخرى ناجحة للغاية ، تسمى تقنية السرعة الشعاعية ، تعتمد أيضًا على تأثير جاذبية الكوكب على النجم. تكتشف هذه التقنية التسارع الطفيف للنجم ، إما باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها ، الناجم عن حركة النجم # 8217 حول مركز الثقل.

& # 8220 طريقتنا تكمل طريقة السرعة الشعاعية الأكثر حساسية للكواكب التي تدور في مدارات قريبة ، بينما طريقتنا أكثر حساسية للكواكب الضخمة في المدارات البعيدة عن النجم ، & # 8221 قالت جيزيلا أورتيز ليون من معهد ماكس بلانك لـ علم الفلك الراديوي في ألمانيا. & # 8220 في الواقع ، لم تجد هذه التقنيات الأخرى سوى عدد قليل من الكواكب ذات الخصائص مثل كتلة الكوكب ، والحجم المداري ، وكتلة النجوم المضيفة ، على غرار الكوكب الذي اكتشفناه. نعتقد أن VLBA ، وتقنية قياس الفلك بشكل عام ، يمكن أن تكشف عن العديد من الكواكب المماثلة. & # 8221

هناك تقنية ثالثة ، تسمى طريقة العبور ، وهي أيضًا ناجحة جدًا ، وهي تكتشف التعتيم الطفيف لضوء النجم عندما يمر كوكب أمامه ، كما يُرى من الأرض.

نجحت طريقة القياس الفلكي في اكتشاف أنظمة النجوم الثنائية القريبة ، وتم التعرف عليها منذ القرن التاسع عشر كوسيلة محتملة لاكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية. على مر السنين ، تم الإعلان عن عدد من هذه الاكتشافات ، ثم فشل في البقاء على قيد الحياة لمزيد من التدقيق. تكمن الصعوبة في أن التذبذب النجمي الناتج عن كوكب صغير جدًا عند رؤيته من الأرض لدرجة أنه يتطلب دقة غير عادية في القياسات الموضعية.


المراجع

في آي أنانييفا ، إيه إيه فينكستيرن ، دي في تشيربانوف ، آي إيه شاشكوفا ، إيه في تافروف ، أو آي كورابليف ، وج. بيرتوكس ، سولار سيستم. الدقة. 53, 124137 (2019).

آر تي بتلر ، جي تي رايت ، جي إم مارسي ، دي إيه فيشر ، إس إس فوغت ، سي جي تيني ، إتش آر إيه جونز ، بي دي كارتر ، جيه إيه جونسون ، سي مكارثي ، وآيه جي بيني ، أستروفيز. ج. 646 (1) (2006).

كومينغ ، آر بي بتلر ، جي دبليو مارسي ، إس إس فوغت ، جي تي رايت ، ودي إيه فيشر ، بروك. أسترون. شركة باسيف. 120 (867) ، 531 (2008). دوى 10.1086 / 588487

A. Eggenberger و S. Udry ، EAS Publ. سر. 41, 27 (2010).

إيه دبليو هوارد ، جي دبليو مارسي ، جيه إيه جونسون ، دي إيه فيشر ، جيه تي رايت ، إتش إيزاكسون ، جيه إيه فالنتي ، جيه أندرسون ، دي إن سي لين ، وإس إيدا ، ساينس (واشنطن العاصمة ، الولايات المتحدة) 330 (6004) ، 653 (2010). https://doi.org/10.1126/science.1194854

مارسي ، آر بي بتلر ، دي فيشر ، إس فوغت ، جي تي رايت ، سي جي تيني ، وإتش آر إيه جونز ، بروغ. النظرية. فيز. ملحق. 158, 24 (2005).

سي مورداسيني ، إن كتيب الكواكب الخارجية ، إد. بقلم إتش جيه ديج وجيه إيه بيلمونتي (سبرينغر ، سويسرا ، 2018). https://doi.org/10.1007/978-3-319-30648-3_143-1

إي إيه بيتيجورا ، إيه دبليو هوارد ، و جي دبليو مارسي ، بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 110، 19273 (2013). https://doi.org/10.1073/pnas.1319909110

تومي ، إتش آر إيه جونز ، آر بي بتلر ، بي أرياغادا ، إس إس فوغت ، جي بيرت ، جي لافلين ، بي هولدن ، وآخرون ، arXiv: 1906.04644 (2019).


تم اكتشاف الكواكب أخيرًا وهي تدور على مسافة أبعد من نجومها

اكتشاف الكواكب الخارجية مهمة صعبة. نظرًا للتحديات ، من المذهل أننا وجدنا أيًا منها على الإطلاق. لكن علماء الفلك أذكياء ، لذلك يوجد حاليًا أكثر من 4300 كوكب خارجي مؤكد. وهي تتراوح من عوالم صغيرة بحجم عطارد إلى كواكب أكبر من كوكب المشتري ، لكن معظمها يشترك في شيء واحد: فهي تدور بالقرب من نجمها الأصلي.

هذا ليس & # 8217t لأن معظم الكواكب تدور بالقرب من نجومها ، لكن ملاحظاتنا لها ميل نحو الكواكب القريبة المدار. تُعرف الطريقة الأكثر شيوعًا لاكتشاف الكواكب الخارجية باسم طريقة العبور. هذا هو المكان الذي يمر فيه كوكب أمام رؤيتنا للنجم ، مما يجعل النجم خافتًا قليلاً. إنها فكرة بسيطة من حيث المبدأ ، لكنها في الواقع صعبة. تختلف النجوم في السطوع من تلقاء نفسها بسبب أشياء مثل التوهجات ونقاط النجوم. لتأكيد وجود كوكب ، عليك أن ترى نمطًا متكررًا في الطريقة التي يخفت بها النجم ، وهذا يعني أنك بحاجة إلى مراقبة عدة عمليات عبور لكوكب ما. إذا كان كوكب يدور حول النجم كل بضعة أيام أو أشهر ، فيمكنك تأكيد وجود كوكب بسرعة إلى حد ما. ولكن إذا كان كوكب يدور حول نجم كل عامين ، فقد يستغرق الأمر عقدًا أو أكثر من الملاحظات للتأكد.

حتى مع هذا التحيز ، تعلمنا الكثير عن أنظمة الكواكب. نحن نعلم أن هناك & # 8220hot Jupiters & # 8221 التي تدور بالقرب من نجومها في غضون أيام ، وعوالم الكربون التي ستبدو مختلفة تمامًا عن الأرض. نحن نعلم الآن أيضًا أن نظامنا الشمسي بكواكبه الداخلية الصخرية والكواكب الخارجية الغازية ليس نموذجيًا لمعظم الأنظمة النجمية. لا يزال هناك القليل مما نعرفه عن الكواكب ذات المدارات التي تبلغ مدتها عامًا أو أكثر. لكن هذا & # 8217s بدأ يتغير ، كما رأينا في ورقة حديثة.

تم العثور على معظم الكواكب الخارجية التي نعرفها بواسطة مهمة كبلر. بينما وجد كبلر عددًا قليلاً من الكواكب الخارجية ذات الفترات المدارية التي تزيد عن 100 يوم ، يصعب تأكيدها. أيضًا ، نظرًا لأن طريقة العبور تخبرنا فقط بحجم الكوكب بالنسبة إلى نجمه ، فإن بيانات كبلر لا تسمح لنا بتحديد كتلة الكوكب & # 8217s. هذا أمر مزعج بشكل خاص للكواكب بحجم المشتري. نظرًا لأن وزن كوكب كبير يتسبب في زيادة ضغطه ، يمكن أن يكون لكوكب كوكب المشتري وكتلة قزم بني أكبر بثلاثين مرة نفس الحجم تقريبًا. تحديد كتلة هذه الكواكب الخارجية هو هدف المسح الشامل للكواكب الخارجية العملاقة العابرة للخارج ، أو مسح GOT & # 8217EM باختصار.

في هذا العمل الأخير ، استخدم الفريق طريقة مختلفة لدراسة الكواكب الخارجية المعروفة باسم طريقة السرعة الشعاعية. عندما يدور كوكب حول نجمه ، فإنه يسحب النجم جاذبيته ، مما يتسبب في تذبذب النجم قليلاً. عندما يتأرجح النجم تجاهنا وبعيدًا عنا ، يتحول ضوء النجم قليلاً إلى اللون الأزرق والأحمر في نمط منتظم بسبب تأثير دوبلر. هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص للكواكب الكبيرة ، ويمكن استخدامها لقياس كتلة الكوكب & # 8217s لأن مقدار الاهتزاز يعتمد على كتلة الكوكب.

مقياس السرعة النسبية لـ Kepler-1514. ائتمان: Dalba ، Paul A. ، et al

ركز الفريق على كوكب خارج المجموعة الشمسية يُعرف باسم Kepler-1514b ، والذي يدور حول نجمه كل 218 يومًا. تم اكتشافه في عام 2016 ، ومن المعروف أن قطره أكبر بحوالي 10٪ من كوكب المشتري. باستخدام أحد تلسكوبات مرصد Keck في هاواي ، أجروا قياسات السرعة الشعاعية للنجم Kepler-1514 وحددوا كتلة كوكب خارج المجموعة الشمسية تبلغ حوالي 5.3 كوكب المشتري.

ستكون دراسات مثل هذه مفيدة للبعثات المستقبلية مثل تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي المخطط إطلاقه في عام 2025 ، والذي سيحاول تصوير الكواكب الخارجية الكبيرة مباشرةً. تساعدنا معرفة حجم وكتلة عوالم GOT & # 8217EM في تقدير درجة الحرارة والسطوع ، والتي يمكن مقارنتها بالملاحظات في المستقبل.


أساس كوكب خارج المجموعة الشمسية

منذ الثمانينيات فصاعدًا ، كانت العديد من المجموعات تبحث عن أول كوكب يدور حول نجم شبيه بالشمس. جاء بعض المرشحين وذهبوا. تطلب آخرون عشرات أو مئات الملاحظات للتأكيد رسميًا.

لكن ملاحظة في يناير 1995 أثبتت أنها الصفقة الحقيقية. كان ديدييه كيلوز ، طالب تخرج في جامعة جنيف ، يعمل مع مستشاره ، ميشيل مايور ، في البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية عبر السرعة الشعاعية ، بمعنى آخر ، الاهتزازات.

يقال ، كان اكتشافه صدفة. من كتالوج تواقيع السرعة الشعاعية ، اختار نجمًا من النوع F يُدعى 51 Pegasi ، على بعد حوالي 50 سنة ضوئية. كان يحاول معايرة رمز اكتشاف الكوكب الخاص به ، واختار النجم كواحد من عدد قليل من المرشحين الواعدين. سقط في مكانه في تلك الليلة ، إشارة قوية كل أربعة أيام تقريبًا.

وضعت القياسات كتلته الدنيا بالقرب من المشتري - مما يعني أن الجسم كان بلا شك كوكبًا. بينما اعتبر علماء الفلك أنه من الممكن حدوث مثل هذه الفترات ، لم يكن من المتوقع بالضرورة العثور عليها في مثل هذه الفترة القصيرة. قال كيلوز لبي بي سي في عام 2016: "في هذا الوقت ، كنت الوحيد في العالم الذي عرف أنني وجدت كوكبًا. كنت خائفة حقًا ، يمكنني إخبارك".

كان هناك سبب يدعو للخوف: كان العثور على كوكب في ذلك الوقت - وما زال من بعض النواحي - صعبًا حقًا ، وكان هناك الكثير من الأخطاء والأشباح ونقاط البيانات التي لا يمكن تفسيرها والفواق الأخرى التي لم يبدُ أبدًا أنها تشكل كوكبًا أو بنيًا. قزم. ومع ذلك ، وفقًا لبيانات Queloz ، كان هناك كوكب نصف كتلة كوكب المشتري ، سريع الحركة ، شديد الحرارة.

قضى Queloz معظم ما تبقى من عام 1995 في إقناع مايور بأنه وجد بالفعل إشارة ، وليس خطأ في الأداة أو أي شيء آخر يتعلق بالمراقبة. تم نشر ورقتهم أخيرًا في أكتوبر 1995. قام عالم الفلك جيف مارسي (الذي أُجبر لاحقًا على الخروج من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، بعد مزاعم بالتحرش الجنسي) بمتابعة الملاحظات ووجد أن فريق جنيف كان يعمل على شيء ما - هو ومعاونه تمكن بول بتلر من العثور على نفس التوقيع في مرصد مختلف تمامًا.


جائزة نوبل في الفيزياء: كيف تم اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية حول نجم شبيه بالشمس

لا يعمل Nikku Madhusudhan لصالح أي شركة أو مؤسسة أو مؤسسة قد تستفيد من هذه المقالة أو يستشيرها أو يمتلكها أو يتلقى تمويلًا منها ، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينهم الأكاديمي.

شركاء

تقدم جامعة كامبريدج التمويل كعضو في The Conversation UK.

تتلقى The Conversation UK التمويل من هذه المنظمات

مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2019 عن "المساهمات في فهمنا لتطور الكون ومكانة الأرض في الكون". وذهب نصف الجائزة إلى عالم الكونيات جيم بيبلز ، بينما مُنِح النصف الآخر بالاشتراك مع ميشيل مايور وزميلي ديدييه كيلوز عن أول اكتشاف لكوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول نجم شبيه بالشمس. بصفتي شخصًا أمضى عقدًا من الزمن في دراسة الكواكب الخارجية ، أعلم أن هذه الجائزة تمثل اعترافًا طال انتظاره لواحدة من أعظم الثورات في علم الفلك الحديث ، والتي غيرت بشكل جذري تصورنا لمكاننا في الكون.

كوكب خارج المجموعة الشمسية ، أو كوكب خارج المجموعة الشمسية ، هو كوكب يدور حول نجم خارج نظامنا الشمسي. منذ آلاف السنين عبر العديد من الحضارات ، تساءل البشر عما إذا كانت العوالم موجودة خارج الأرض والنظام الشمسي. إنه لمن دواعي التواضع أن ندرك أنه لم تتم الإجابة على هذا السؤال إلا منذ 24 عامًا فقط.

في عام 1995 ، اكتشف مايور وكيلوز كوكبًا خارجيًا عملاقًا يدور حول نجم شبيه بالشمس ، 51 بيغاسي. كان الكوكب ، المعروف باسم 51 Peg b ، مشابهًا في كتلته لكوكب المشتري ولكنه أقرب 100 مرة من نجمه المضيف ، مما منحه درجة حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية. كان الاكتشاف جذريًا من نواحٍ عديدة ، ليس أقلها أنه كان مختلفًا تمامًا عن الكواكب في نظامنا الشمسي وتناقض مع نظريات تكوين الكواكب وتطورها.

في نظامنا الشمسي ، تقع الكواكب العملاقة مثل كوكب المشتري وزحل على بُعد خمس إلى عشر مرات من الشمس عن الأرض ودرجات حرارة تقل عن -100 درجة مئوية. يُعتقد أن كوكب المشتري وزحل قد تكوّنوا في قرص غازي حول شمس الرضيع عن طريق تراكم الغاز والجليد ، وربما بعيدًا عن الشمس أكثر مما هو عليه الآن. قدم اكتشاف "كوكب المشتري الساخن" القريب جدًا من نجمه أول تلميح إلى أن الكواكب يمكن أن تتشكل في مجموعة متنوعة للغاية من الطرق الأخرى خارج نظامنا الشمسي.

كان اكتشاف 51 Peg b نتيجة لكل من البراعة التكنولوجية والصدفة. أولاً ، تمكنوا من الوصول إلى ما كان في ذلك الوقت أحد أكثر الأدوات دقة في العالم لقياس الأطوال الموجية للضوء من النجوم الأخرى ، وهو مقياس الطيف ELODIE في مرصد أوت بروفانس في جنوب فرنسا. لكن الوقت الذي يستغرقه جمع الأدلة لإثبات وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية يعتمد على كتلته ، وبعده عن النجم والمدة التي يستغرقها لإكمال مداره.

ميشيل مايور وديدييه كيلوز عام 2005. Laurent Gilleron / EPA

تعني النظريات الحالية ونموذج نظامنا الشمسي أن العلماء لم يتوقعوا العثور على أي كواكب كبيرة ذات مدارات قصيرة يمكن العثور عليها بسرعة. لذلك لم يكن أحد يبحث عنهم بنشاط في ذلك الوقت. كان مايور وكيلوز ينفذان ما اعتقدا أنه برنامج طويل الأمد قد يستغرق سنوات قبل العثور على كوكب حول نجم آخر. لكن في غضون عام تقريبًا من بدء الملاحظات ، اكتشفوا العلامات الأولى على أن نظريات الكواكب الحالية غير مكتملة.

جاء اكتشافهم باستخدام تقنية تعرف باسم طريقة السرعة الشعاعية. عندما يدور كوكب حول نجم ، يتحرك النجم أيضًا في مدار مشابه ، ولكنه أصغر بكثير ، حول مركز كتلة النظام بأكمله. بعبارة أخرى ، يتسبب الجذب الثقالي للكوكب في النجم في اهتزازه حول نقطة بينهما.

بسبب هذه الحركة ، يتغير الضوء الصادر من النجم عند رؤيته من الأرض ، فيما يعرف باسم انزياح دوبلر. عندما يتحرك النجم نحو مراقب ، يكون لضوءه أطوال موجية أصغر مما كانت عليه عندما يكون النجم ثابتًا ، مما يجعل الضوء يبدو أكثر زرقة. عندما يتحرك النجم بعيدًا عن الراصد ، يتحول الضوء إلى موجات أطول وأكثر احمرارًا.

يشير اكتشاف مثل هذه التحولات في الطول الموجي بشكل دوري إلى أن جسمًا آخر ، في هذه الحالة كوكب ، يدور حول النجم. ومن خلال قياسها بمرور الوقت ، يمكنك حساب السرعة التي يتحرك بها النجم نحوك أو بعيدًا عنك (السرعة الشعاعية) والمدة التي يستغرقها مدار الكوكب. تمنحك السرعة الشعاعية القصوى مقياسًا لكتلة الكوكب لأن الكواكب الأكبر الموجودة بالقرب من النجم تجعل النجم يتحرك بشكل أسرع.

ناسا

تبلغ أقصى سرعة شعاعية لحركة الشمس بسبب المشتري 13 م / ث ، ويستغرق مدار الكوكب 12 عامًا. هذا يعني أن التحديد الدقيق للكتلة والمدار الكامل لكوكب يشبه المشتري حول نجم شبيه بالشمس سيستغرق 12 عامًا باستخدام مقياس طيف ضوئي دقيق يصل إلى بضعة م / ث. سيكون العثور على كوكب شبيه بالأرض حول الشمس أكثر صعوبة لأن السرعة الشعاعية القصوى ستكون 9 سم / ثانية فقط.

في أوائل التسعينيات ، كانت أفضل أجهزة الطيف على الأرض قادرة على الحصول على دقة تزيد عن 10 م / ث ، مما يعني أنها لم تكن قادرة على اكتشاف كواكب كبيرة وبطيئة وبعيدة عن نجم مثل كوكب المشتري. لكن 51 Peg b كان كوكبًا بحجم كوكب المشتري أقرب 100 مرة من نجمه ، ويبلغ مداره 4.2 يومًا فقط بدلاً من 12 عامًا. وهذا يعني أن سرعته الشعاعية القصوى كانت أعلى بكثير عند حوالي 60 م / ث ، ضمن نطاق مطياف مايور وكويلوز.

بعد أن عثروا على العلامات الأولى لكوكب بمثل هذا المدار القصير ، قام العالمان بعمل المزيد من الملاحظات والتحليلات التفصيلية التي أكدت خصائص ما نعرفه الآن باسم كوكب المشتري الحار 51 Peg b. على الرغم من الفحص المكثف الذي خضعت له النتائج ، تم تأكيد نتائجهم بسرعة من قبل فرق أخرى باستخدام أدوات أخرى.

أثار اكتشاف مايور وكويلوز الثوري لـ 51 Peg b سيلًا من الملاحظات الفلكية على مدى العقدين التاليين للكشف عن انتشار وتنوع الكواكب الخارجية التي نعرفها اليوم. أكثر من 4000 كوكب خارج المجموعة الشمسية معروفة الآن ، تغطي سلسلة كاملة من خصائص الكواكب ، بدءًا من كواكب المشتري الساخنة إلى كواكب بحجم الأرض في المناطق الصالحة للسكن لنجومها المضيفة. هذا يعني أن هناك كواكب من المحتمل أن تكون في درجات الحرارة المناسبة لوجود الماء السائل على أسطحها ، وللحياة كما نعرفها لتتطور.


10 سنوات من البحث عن الكواكب: مجموعة متنوعة مذهلة هناك

بالتيمور - التقى علماء الفلك الأسبوع الماضي للاحتفال بالذكرى السنوية العاشرة لاكتشاف أول كوكب يدور حول نجم عادي غير الشمس. على الرغم من العثور على أكثر من 130 كوكبًا آخر من هذا القبيل منذ ذلك الحين ، لا يزال المجال يبدو وكأنه قد بدأ للتو.

والأماكن التي يرونها تزداد غرابة كل عام.

حدثت العديد من الاختراقات الحديثة في مجال اكتشاف الكواكب. الحدود التي يتم عبورها هي نحو كواكب ذات مدارات أوسع وكتلة أقل. على طول الطريق ، على الرغم من ذلك ، قد تتطلب الأشياء الغريبة إعادة النظريات ، وربما حتى التعريفات.

قال ميشيل مايور من اوبزرفاتوار دي جنيف: "نحن في أوقات رائعة". "في غضون عشر سنوات ، لدينا الكثير من البيانات الجديدة."

كان مايور أحد علماء الفلك الذين اكتشفوا أول كوكب خارج المجموعة الشمسية - أي خارج نظامنا الشمسي - في عام 1995 حول النجم 51 Pegasi. للاحتفال بهذا والاكتشافات الأخرى ، نظم معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) ندوته في مايو 2005 ، بعنوان "عقد من الكواكب خارج المجموعة الشمسية حول النجوم العادية".

تم العثور على الكواكب في وقت سابق ، في عام 1993 ، حول نجم نابض ، وهو نجم نيوتروني نشط مغناطيسيًا. على الرغم من أن النجوم النابضة لا تخلق محيطًا صالحًا للسكن ، إلا أنه من غير المحتمل أن تدعم العديد من الكواكب الأخرى التي تم العثور عليها منذ ذلك الحين الحياة - والتي قد يجدها البعض محبطة.

قال منظم الندوة ماريو ليفيو من STScI: "في نهاية اليوم ، كل هؤلاء الأشخاص الرائعين - الذين يبحثون عن الكواكب وكيف تتشكل - مهتمون حقًا بهذا السؤال: هل توجد حياة ذكية في مكان آخر؟"

يأمل صائدو الكواكب في إعطاء جزء من الإجابة عن طريق تحديد ما إذا كان نظامنا الشمسي شائعًا أم فريدًا. ترسم الكثير من البيانات الجديدة صورة يُرجح فيها العثور على المزيد من الكواكب. في يوم من الأيام ، من شبه المؤكد أن علماء الفلك سيحتفلون بالذكرى السنوية العاشرة لأول كوكب شبيه بالأرض تم اكتشافه حول نجم شبيه بالشمس ، كما يقول العديد من علماء الفلك.

حتى الآن ، تم العثور على حوالي ستة بالمائة من النجوم العادية التي تم مسحها تؤوي كوكبًا غازيًا عملاقًا ، مثل كوكب المشتري أو زحل. معظم هذه الكواكب قريبة جدًا من نجمها - بعضها له فترات مدارية ، أو "سنوات" ، قصيرة مثل بضعة أيام. مثل هذه المدارات الضيقة تخلق ظروفًا حارقة.

لقد تطورت كثرة الكواكب الكبيرة القريبة - ما يسمى بالمشترى الحار - لأن السنوات الأولى من البحث عن الكواكب قد هيمنت عليها طريقة السرعة الشعاعية ، والتي تعتمد على اكتشاف التذبذب في النجم المضيف بسبب الجاذبية. من الكوكب الذي يدور. تكون الساحبة أكبر عندما يكون الكوكب أقرب وأكبر ، ومن السهل العثور على كواكب المشتري الحارة.

حتى عندما يكون التذبذب الناجم عن كوكب أبعد ملحوظًا ، ينتظر الباحثون حتى يروا مدارًا كاملاً. وهذا يفرض قيودًا - أو "ستارًا" كما وضعه آلان بوس من معهد كارنيجي بواشنطن - على اكتشاف الكواكب ذات الفترات الأطول التي تتوافق مع مدارات أكبر.

طريقة واحدة للتفكير في هذا هو أن الأمر سيستغرق عامًا على الأقل من الملاحظات لتأكيد وجود كوكب في وحدة فلكية واحدة (AU) ، وهي مسافة الأرض من الشمس. سيستغرق الأمر حوالي 12 عامًا لتأكيد واحدة في مدار كوكب المشتري المكون من خمسة وحدات فلكية.

مضى على بعض عمليات البحث عن السرعة الشعاعية أكثر من عقد من الزمان - مما دفع الستار إلى عمليات الفصل الأكبر بين الكواكب والنجوم ، حيث تتنبأ النظريات بوجوب العثور على المزيد من عمالقة الغاز.

بالفعل ، وجد جيف مارسي من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ارتفاعًا في عدد الكواكب خارج وحدة فلكية واحدة. يتنبأ مارسي بأن تواتر الكواكب الغازية العملاقة في المدارات الطويلة مرتفع مثل تلك الأقرب منها. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن حوالي 12 بالمائة من النجوم العادية لديها كوكب المشتري أو زحل واحد على الأقل.

قال مارسي: "لكن العكس ربما يكون أكثر إثارة للاهتمام - حوالي 85 بالمائة من النجوم ليس لديها عملاق غازي".

قد يعني هذا أنه من الصعب إلى حد ما تكوين كواكب بحجم المشتري. قد يكون هذا صحيحًا وقد لا يكون صحيحًا بالنسبة للكواكب الأرضية ، مثل الأرض. تفترض النظرية الأكثر تفضيلاً لتكوين الكواكب أن النوى الصخرية تتشكل بسهولة في أقراص المواد المتبقية حول النجوم حديثة الولادة ، ولكن فقط بعض بذور الكواكب هذه كبيرة بما يكفي لالتقاط الغاز لتصبح عملاقة.

قال ليفيو: "إذا استطعت بطريقة ما استنفاد هذه الأقراص من غازها بسرعة نسبية ، فستكون هذه إحدى الطرق التي لن تحصل فيها على كوكب عملاق".

على سبيل المثال ، أعطى Livio منطقة تشكل النجوم ، حيث يكون الإشعاع مرتفعًا لدرجة أنه قد ينفخ معظم الغاز حول النجوم الفتية. ومع ذلك ، من المفترض أن تبقى النوى على قيد الحياة لتكوين كواكب أصغر مثل الأرض.

قال مارسي: "أتخيل أن معظم النجوم لديها كواكب أرضية". "يبدو الأمر صعبًا ليس لتشكيلهم ".

لاختبار ما إذا كانت الأرض شائعة ، سيستغرق الأمر وقتًا. تحسنت حساسيات الاكتشاف في تقنية السرعة الشعاعية لدرجة أنه تم الآن رصد عدد قليل من الكواكب بحجم نبتون - حوالي 20 ضعف كتلة الأرض.

لكن سيكون من الصعب رؤية الكواكب ذات الكتلة الأقل بكثير ذات السرعات الشعاعية. إنهم ببساطة لا يجذبون نجومهم بقوة كافية. لحسن الحظ ، هناك مخطط آخر للكشف عن الكواكب ، والذي يعتمد على كوكب يحجب أو يضيء الضوء الصادر عن نجم ، قد يستهلك فترة الركود.

إذا عبر كوكب ما أمام نجمه أو عبره ، فإن ضوء النجم ينخفض ​​في سطوعه. تراقب العديد من البرامج حاليًا مجموعات كبيرة من النجوم ، في انتظار حدوث مثل هذا الكسوف. حتى الآن ، تم العثور على سبعة كواكب - كلها كبيرة وقريبة - من خلال طريقة العبور هذه.

كشفت ملاحظات المتابعة الدقيقة لعمليات العبور عن الغلاف الجوي للكواكب - وفي الشهر الماضي فقط - رصد تلسكوب سبيتزر الفضائي الإشعاع الحراري من كوكبين عابرين ، مما يعني أنهما كانتا حوالي 1500 درجة فهرنهايت.

الطريقة الأخرى التي يؤثر بها الكوكب على ضوء النجوم هي عن طريق تضخيم الجاذبية للضوء من نجم بعيد. هذا مشابه من حيث المفهوم لعدسة المجرات ، لكنه تأثير أصغر بكثير - ومن هنا جاء الاسم: العدسة الدقيقة. وإليك كيف يعمل:

يمكن للنجوم أن تكبر النجوم الأخرى في مجرتنا عندما يمر أحدها أمام الآخر ، وذلك بسبب حقيقة أن جاذبية الجسم تؤدي إلى انحناء الضوء القادم من جسم أبعد. إذا كان للنجم العدسي كوكب حوله ، يمكن أن يكون التكبير أكبر. تتمثل إحدى مزايا العدسة الدقيقة في أنها أكثر حساسية لعمليات الفصل الكبيرة بين الكواكب والنجوم.

قدم ديفيد بينيت من جامعة نوتردام البيانات في الندوة الخاصة بالكشف الثاني عن طريق العدسة الدقيقة لكوكب ما (الأول كان قبل عام). يزن الجسم المكتشف حديثًا حوالي جزء من الألف من كتلة نجمه ، وهو ما يعادل النسبة بين المشتري والشمس.

على الرغم من أن كلاً من العدسة الدقيقة والعبور جديدان نسبيًا في لعبة البحث عن الكواكب ، إلا أنهما قد يكونان أفضل فرصة لاكتشاف كوكب بحجم الأرض خارج نظامنا الشمسي. تم تصميم مهمة فضائية مستقبلية باستخدام طريقة العبور ، المسماة Kepler ، خصيصًا لاكتشاف الكواكب بحجم الأرض ، إلى حد كبير داخل وحدة واحدة من نجومها المضيفة.

قال بيل بوروكي ، المحقق الرئيسي في شركة كيبلر: "نتوقع رؤية آلاف الكواكب الأرضية ، إذا كانت شائعة". "حتى لو كانت نادرة ، يجب أن نرى بضع مئات".

من المقرر حاليًا إطلاق كبلر في يونيو 2008.

تدعو بعض التطورات الأخيرة إلى التساؤل عما تعنيه كلمة "طبيعية" للكواكب.

كان أحد الاكتشافات غير المتوقعة هو صورة نقطة حمراء على مسافة حوالي 55 وحدة فلكية من نجم فاشل ، يُسمى القزم البني. شوهد الجسم ذو الكتلة الكوكبية ، 2M1207b ، لأول مرة منذ حوالي عام ، لكنه استغرق عدة ملاحظات متابعة للتحقق من ارتباطه بالجاذبية بالقزم البني.

المسافة المتوقعة بين الجسمين هي 55 AU ، لكن نصف قطر المدار الفعلي يمكن أن يكون ضعف ذلك اعتمادًا على ما إذا كان الجسم الشبيه بالكوكب يدور في دائرة أم لا. وبالمقارنة ، يدور نبتون عند حوالي 30 وحدة فلكية. يمتلك القزم البني ورفيقه ، على التوالي ، 25 و 5 أضعاف كتلة كوكب المشتري. تعد نسبة خمسة إلى واحد مفاجئة: معظم الكواكب التي تم العثور عليها حتى الآن لها نسبة كتلة تبلغ حوالي 1000 إلى واحد.

القمر الصناعي الجديد غريب للغاية ، يدور حول جسم ليس نجمًا حقيقيًا ، بحيث يكافح علماء الفلك حول ما يسمونه.

قال جلين شنايدر من جامعة أريزونا: "سأفحص ما إذا كان هذا كوكبًا".

قدم شنايدر صورا في الندوة من هابل لكل من القزم ورفيقه. كان يعتقد أن ثلاثة أرباع جمهوره ربما يطلقون على 2M1207b كوكبًا.

قال مارسي: "من المثير أن يتشكل هذا بنفس الطريقة التي تشكلت بها الكواكب الأخرى". "ولكن من المثير أيضًا أن يتم تشكيلها بطريقة جديدة."

ربما يستبعد الفصل الكبير ونسبة الكتلة الصغيرة عملية التراكم الأساسية التي يعتقد العديد من العلماء أنها الطريقة الأساسية لتكوين الكواكب. بدلاً من ذلك ، ربما يكون الجسم الغريب قد ولد في انهيار سريع للمواد ، وهي الطريقة التي يُعتقد أن النجوم الصغيرة تتشكل بها.

قال دوجلاس لين من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز: "ربما يوضح هذا الاكتشاف المزيد حول كيفية تكوين كتلة رفقاء نجمية أكثر من كيفية تشكل الكواكب النموذجية".

شوهد الجسم لأنه صغير بما يكفي - حوالي 8 ملايين سنة - ليظل ساخنًا ، حوالي 1700 درجة فهرنهايت. يبحث شنايدر وآخرون على وجه التحديد عن الكواكب الساخنة حول النجوم الصغار جدًا. قال إنه إذا انتظرت طويلاً ، فإن هذه الكواكب تبرد لدرجة أنها لم تعد مرئية.

هناك مؤشرات على وجود ماء في الغلاف الجوي لـ 2M1207b ، وذكر شنايدر أدلة "محيرة" على التباين في السطوع ، والتي تكهن أنها قد تكون من السحب.

كائن جديد آخر تم تقديمه في الندوة قد يسبب مشكلة في نظريات تكوين الكواكب.

قدم ميشيل مايور كوكبًا جديدًا بحجم نبتون يحتوي على عدد قليل جدًا من العناصر الثقيلة في نجمه المضيف.

قال العمدة وهو يكشف عن الاكتشاف: "أيها المنظرون ، ابتدأوا من البداية".

تم العثور على معظم الكواكب حول النجوم مع تركيزات عالية نسبيا من العناصر أثقل من الهيليوم. Although there is some debate about why this is, it is believed that lots of heavy elements are needed to form the dust particles that later stick together to form rocks and eventually coalesce into planet-sized objects.

But Mayor's newfound planet appears to have arisen in a stellar environment "extremely deficient" in heavy elements, he said, and he called it "very embarrassing" for the current paradigm of planet-forming theories. One theoretician is not worried.

"You should be careful about making a theory that explains everything," Lin said.

Anomalies like these will keep astronomers busy. In sorting them out over the next few years, they hope to be able to say whether our life-supporting solar system is an anomaly too.


Which is the most early type star with a planet discovered by radial velocity method? - الفلك

Space shuttle update
NASA's William Readdy, Space Operations associate administrator and Bill Parsons, space shuttle program manager, provide a status report on returning the shuttles to flight in this teleconference with reporters held on the one-year anniversary since the CAIB report was issued. (37min 35sec file)
Play audio

Station update
To mark one year since the publication of the Columbia Accident Investigation Board final report, William Gerstenmaier, International Space Station program manager, updates the news media on the status of the project. (42min 41sec file)
Play audio

Titan 4 rollout
The Titan 4 rocket emerges from the Solid Motor Assembly and Readiness Facility at Cape Canaveral at about 5:45 a.m. August 25 for rollout to the Complex 40 pad. (3min 58sec file)
Play video

On the launch pad
Riding on its mobile launching platform, the Titan 4 rocket arrives at the pad just before sunrise. (5min 22sec file)
Play video

Sunrise over Titan 4
As dawn breaks over Cape Canaveral, these daylight scenes show the Titan 4 on Complex 40 in preparation for the final Florida launch of this heavy-lift rocket. (2min 11sec file)
Play video

Privacy note: your e-mail address will not be used for any other purpose.

A European team of astronomers has discovered the lightest known planet orbiting a star other than the sun (an "exoplanet").

The new exoplanet orbits the bright star mu Arae located in the southern constellation of the Altar. It is the second planet discovered around this star and completes a full revolution in 9.5 days.

With a mass of only 14 times the mass of the Earth, the new planet lies at the threshold of the largest possible rocky planets, making it a possible super Earth-like object. Uranus, the smallest of the giant planets of the Solar System has a similar mass. However Uranus and the new exoplanet differ so much by their distance from the host star that their formation and structure are likely to be very different.

This discovery was made possible by the unprecedented accuracy of the HARPS spectrograph on ESO's 3.6-m telescope at La Silla, which allows radial velocities to be measured with a precision better than 1 m/s. It is another clear demonstration of the European leadership in the field of exoplanet research.

A unique planet hunting machine

Since the first detection in 1995 of a planet around the star 51 Peg by Michel Mayor and Didier Queloz from the Geneva Observatory (Switzerland), astronomers have learned that our Solar System is not unique, as more than 120 giant planets orbiting other stars were discovered mostly by radial-velocity surveys.

This fundamental observational method is based on the detection of variations in the velocity of the central star, due to the changing direction of the gravitational pull from an (unseen) exoplanet as it orbits the star. The evaluation of the measured velocity variations allows to deduce the planet's orbit, in particular the period and the distance from the star, as well as a minimum mass.

The continued quest for exoplanets requires better and better instrumentation. In this context, ESO undoubtedly took the leadership with the new HARPS spectrograph (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) of the 3.6-m telescope at the ESO La Silla Observatory. Offered in October 2003 to the research community in the ESO member countries, this unique instrument is optimized to detect planets in orbit around other stars ("exoplanets") by means of accurate (radial) velocity measurements with an unequalled precision of 1 metre per second.

HARPS was built by a European Consortium in collaboration with ESO. Already from the beginning of its operation, it has demonstrated its very high efficiency. By comparison with CORALIE, another well known planet-hunting optimized spectrograph installed on the Swiss-Euler 1.2-m telescope at La Silla, the typical observation times have been reduced by a factor one hundred and the accuracy of the measurements has been increased by a factor ten.

These improvements have opened new perspectives in the search for extra-solar planets and have set new standards in terms of instrumental precision.

The planetary system around mu Arae

The star mu Arae is about 50 light years away. This solar-like star is located in the southern constellation Ara (the Altar) and is bright enough (5th magnitude) to be observed with the unaided eye.

Mu Arae was already known to harbour a Jupiter-sized planet with a 650 days orbital period. Previous observations also hinted at the presence of another companion (a planet or a star) much further away.

The new measurements obtained by the astronomers on this object, combined with data from other teams confirm this picture. But as Fran ois Bouchy, member of the team, states: "Not only did the new HARPS measurements confirm what we previously believed to know about this star but they also showed that an additional planet on short orbit was present. And this new planet appears to be the smallest yet discovered around a star other than the sun. This makes mu Arae a very exciting planetary system."

"Listening" to the star

During 8 nights in June 2004, mu Arae was repeatedly observed and its radial velocity measured by HARPS to obtain information on the interior of the star. This so-called astero-seismology technique studies the small acoustic waves which make the surface of the star periodically pulsate in and out. By knowing the internal structure of the star, the astronomers aimed at understanding the origin of the unusual amount of heavy elements observed in its stellar atmosphere. This unusual chemical composition could provide unique information to the planet formation history.

Says Nuno Santos, another member of the team: "To our surprise, the analysis of the new measurements revealed a radial velocity variation with a period of 9.5 days on top of the acoustic oscillation signal!"

This discovery has been made possible thanks to the large number of measurements obtained during the astero-seimology campaign.

From this date, the star, that was also part of the HARPS consortium survey programme, was regularly monitored with a careful observation strategy to reduce the "seismic noise" of the star.

These new data confirmed both the amplitude and the periodicity of the radial velocity variations found during the 8 nights in June. The astronomers were left with only one convincing explanation to this periodic signal: a second planet orbits mu Arae and accomplishes a full revolution in 9.5 days.

But this was not the only surprise: from the radial velocity amplitude, that is the size of the wobble induced by the gravitational pull of the planet on the star, the astronomers derived a mass for the planet of only 14 times the mass of the Earth! This is about the mass of Uranus, the smallest of the giant planets in the solar system.

The newly found exoplanet therefore sets a new record in the smallest planet discovered around a solar type star.

The mass of this planet places it at the boundary between the very large earth-like (rocky) planets and giant planets.

As current planetary formation models are still far from being able to account for all the amazing diversity observed amongst the extrasolar planets discovered, astronomers can only speculate on the true nature of the present object. In the current paradigm of giant planet formation, a core is formed first through the accretion of solid "planetesimals". Once this core reaches a critical mass, gas accumulates in a "runaway" fashion and the mass of the planet increases rapidly. In the present case, this later phase is unlikely to have happened for otherwise the planet would have become much more massive. Furthermore, recent models having shown that migration shortens the formation time, it is unlikely that the present object has migrated over large distances and remained of such small mass.

This object is therefore likely to be a planet with a rocky (not an icy) core surrounded by a small (of the order of a tenth of the total mass) gaseous envelope and would therefore qualify as a "super-Earth".

The HARPS consortium, led by Michel Mayor (Geneva Observatory, Switzerland), has been granted 100 observing nights per year during a 5-year period at the ESO 3.6-m telescope to perform one of the most ambitious systematic searches for exoplanets so far implemented worldwide. To this aim, the consortium repeatedly measures velocities of hundreds of stars that may harbour planetary systems.


A team of Swiss, French and Portuguese astronomers announced on April 24 the discovery of an “exoplanet” known as Gliese 581 c.

Planets that orbit around a star other than the Sun are known as extrasolar planets or exoplanets.

The team have published their findings in a paper entitled “The HARPS search for southern extra-solar planets: XI. An habitable super-Earth (5 MEarth) in a 3-planet system.” The paper is due to be published shortly in the scientific journal Astronomy & Astrophysics. It can be downloaded at: http://obswww.unige.ch/

The discovery is the most important yet in the rapidly developing field of exoplanetary science. Gliese 581 c appears to be the first exoplanet discovered in what is termed a habitable zone surrounding its parent star (Gliese 581). This means that the planet’s surface temperatures are similar to the Earth’s and may be able to maintain liquid water, and therefore could be suitable for life.

Gliese 581 c has been termed a “super-Earth” due to its radius being 50 percent larger, and its mass about five times greater, than that of the Earth. With an orbital period or “year” of 13 Earth days, it is the smallest Earth-sized exoplanet to be discovered. It is also relatively close to the Earth, in astronomical terms, at just 20.5 light years distance (about 120 trillion miles).

The parent star of the exoplanet is a lot cooler than the Sun, but because the planet is a lot closer to the star than the Earth is to the Sun it is in the so-called habitable zone.

Xavier Delfosse from Grenoble University in France, a member of the team, said of the remarkable discovery, “Because of its temperature and relative proximity, this planet will most probably be a very important target of the future space missions dedicated to the search for extra-terrestrial life. On the treasure map of the Universe, one would be tempted to mark this planet with an X.”

Until 15 years ago, no concrete proof existed that our solar system was not the only one to exist around an ordinary main sequence star, such as the Sun. In the past decade revolutionary developments in technique and new spectrographic telescope technology have enabled astronomers to detect and analyse exoplanets at an increasing rate.

The first exoplanet to be discovered around a main sequence star was in October 1995 by Michel Mayor and Didier Queloz, at the Observatoire de Haute-Provence in France. This planet was discovered to be orbiting the star 51 Pegasi in the constellation of Pegasus.

These first exoplanets were known as “Hot Jupiters” due to their mass being close to or exceeding the size of Jupiter—the largest planet in our solar system. Their massive size made them detectable, but they are unable to support life as we know it as they cannot maintain surface liquid water. This is because they orbit at a distance very close to their parent star.

Dozens more Hot Jupiters were discovered in the following years. As recently as 2002 the smallest confirmed exoplanet yet found was HD 49674 b, nearly 40 times the mass of the Earth (about half the mass of the planet Saturn). It also orbited very closely to its parent star. To date, 237 exoplanets have been discovered, with more than 20 being discovered each year since 2002.

Detecting exoplanets

In comparison to their parent stars, planets are a very faint light source. They do not emit any light of their own. Viewed at visible wavelengths, an exoplanet will have less than a millionth of its parent star’s brightness. The overwhelming light of the parent star washes out the light of the planet, making detection very difficult. Finding an exoplanet orbiting a star has been compared to locating a firefly in the glare of a searchlight from a mile away.

Actual image detection of exoplanets can only be carried out under conditions where the planet is much larger than Jupiter and does not orbit close to the parent star. The planet must also be in the early stage of its evolution and be hot so as to emit detectable infrared radiation. The only direct image yet taken of an exoplanet is that of 2M1207b, discovered in 2005.

This infrared image of the parent star of 2M1207b and the planet itself can also be viewed at http://apod.nasa.gov/apod/ap050510.html. This site is one of the best for viewing photos and images relating to astronomy and can serve as a visually stimulating introduction to the subject. It is updated daily with a new image and maintains an archive of its previous images.

The main way to detect exoplanets is indirectly. Of the six methods available, the most productive—and the one used to detect Gliese 581 c—is known as the radial velocity or the “Doppler method.”

The radial velocity method is based on the detection of variations in the velocity of the central star, due to the changing direction of the gravitational pull from an (unseen) exoplanet as it orbits the star. These slight periodic shifts in a star’s spectrum are tell-tale signs that the star is moving to and fro at regular intervals to the tug of an orbiting planet. Astronomers are then able to measure these small variations in the star’s velocity to establish the planet’s orbit. From these observations, the period of the orbit of the planet, the distance from its star, and its minimum mass can also be deduced.

The present findings suggest that smaller Earth-sized planets may be far more common than previously thought. The parent star of Gliese 581 c is a red dwarf star. These types emit at least 50 times less light than the Sun and are also the most common type of star in the Milky Way.

Due to the fact that red dwarfs are much cooler than the sun, hence emitting less light, the habitable zone is much closer to them than it is around the Sun planets in this zone such as Gliese 581 c are therefore more easily detected with the radial velocity method.

Another important factor in focussing on such stars in order to discover exoplanets is that of the 100 closest stars to the Sun, 80 belong to the red dwarf class.

Gliese 581 c was discovered using the High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher (HARPS) spectrograph. The spectrograph is located on the 3.6-m telescope at La Silla, Chile, and is controlled by the European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO).

The HARPS spectrograph is dedicated to the discovery of extrasolar planets. It is incredibly accurate and is able to measure velocities with a precision better than one metre per second (or 3.6 km/h). According to a statement on the ESO web site, Gliese 581 c, for example, causes its parent star to move at a rate of around two to three meters per second—the speed of a briskly walking human.

In its April 25 press release ESO stated that, “Such tiny signals could not have been distinguished from ‘simple noise’ by most of today’s available spectrographs.”

The HARPS instrument is now by far the best available for detecting exoplanets. As well as discovering Gliese 581 c, in 2005 it detected another neighbouring planet orbiting Gliese 581. In their latest finding the team speculated that they had strong evidence suggesting a third planet orbiting Gliese. It is estimated that the Gliese 581 planetary system is around 4.3 billion years old. The solar system is similarly aged at 4.57 billion years old.

In 2006 HARPS found a further planetary system based on a trio of Neptune-sized planets orbiting the star HD 69830. One of these planets is also located in the “habitable zone” but is much larger than Earth. The latter planetary system most likely also hosts an asteroid belt, according to recent observations taken by the Spitzer Space Telescope.

Such discoveries are immeasurably broadening the understanding of planetary systems beyond our own.

An ESO May 2006 press release summarised the importance of such discoveries, “With three roughly equal-mass planets, one being in the habitable zone, and an asteroid belt, this planetary system shares many properties with our own solar system.”

HARPS is described by Michel Mayor, its principal investigator, as “a unique planet hunting machine. Given the incredible precision of HARPS, we have focused our effort on low-mass planets. And we can say without doubt that HARPS has been very successful: out of the 13 known planets with a mass below 20 Earth masses, 11 were discovered with HARPS!”

When HARPS commenced work, ESO stated that it had a “unique capability to detect big ‘telluric’ planets with only a few times the mass of the Earth.” With the discovery of Gliese 581 c this statement has been positively vindicated with the promise of more to come. From October 2003, the HARPS instrument has been offered to the research community and astronomers in the ESO member countries.

Announcing its latest discovery, ESO stated, “We are confident that, given the results obtained so far, finding a planet with the mass of the Earth around a red dwarf is within reach.”

Research under way on Earth and in space

Further research is now under way to establish more information and facts about Gliese 581 c and other newly discovered exoplanets. Scientists are seeking answers to questions such as: Is liquid water actually present? Are they rocky planets similar to our own? Is it a frozen ice-ball-type planet with liquid water on the surface? What is the make-up of the atmosphere on these planets?

Projected models of Gliese 581 c favour the theory that it should have an atmosphere. However if the atmosphere is too thick this could result in the surface temperature being too hot to support life.

Another issue that arises from the discovery of exoplanets in close orbit to their parent stars is that they are often “tidally locked.” This would mean that one hemisphere of Gliese 581 c would always be facing its star and be heated, whereas the other side would always face away and therefore be cold or even frozen. (While the Earth and the Moon are tidally locked, the Earth and the Sun are not.)

The Geneva team has begun to use the MOST orbiting telescope operated in Canada to conduct follow-up work. The telescope orbits the Earth and is among the most sensitive in the world to subtle changes in starlight. It is able to provide ultra-high-precision photometry (i.e., measurement of brightness variations to a level of one part per million) of stars down to the naked-eye limit of visibility for up to two months, without major interruptions.

The search for planets and signs of extra-terrestrial life is to be accelerated over the next few years. On December 26 the Convection, Rotation & planetary Transits (COROT) space mission was launched. Led by the French Space Agency (CNES) and supported by the European Space Agency and other international partners, its aim is to find earth-sized terrestrial exoplanets. The mission will also measure the oscillations in stars which convect heat in their outer layers in the same way that the Sun does. COROT discovered its first exoplanet, a hot Jupiter type, in May.

Another important mission is the NASA Kepler mission. Set to launch in 2008, named after the famed German astronomer Johannes Kepler, the mission is for four years and can be extended to six. It will use the transit method to detect planets, which involves observing a planet as it passes directly in front of its star as seen from Earth. When transiting, the planet blocks some of the star’s light that would ordinarily reach Earth. By monitoring these falls in luminosity astronomers can calculate the planet’s size and orbit.

According to the NASA overview of the mission, Kepler is “specifically designed to survey our region of the Milky Way galaxy to detect and characterize hundreds of Earth-size and smaller planets in or near the habitable zone.”

NASA expects to find about 50 planets orbiting their parent star, which will have an orbit of about one year and are about the same size as the Earth. The organisation says of the Kepler mission, “In order to detect many planets one can not just look at a few stars for transits or even a few hundred. One must look at thousands of stars, even if Earth-like planets are common. If they are rare, then one needs to look at many thousands to find even a few. كبلر looks at 100,000 stars so that if Earths are rare, a null or near null result would still be significant. If Earth-size planets are common then كبلر should detect hundreds of them.”

Other missions due to be operational within 10 years are NASA’s Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder and the European Space Agency’s Darwin, Gaia and Eddington projects.

Another critical current project is the Super Wide Angle Search for Planets (SuperWASP), run by a consortium of mainly British universities. SuperWASP consists of two robotic observatories—one on La Palma, Canary Islands, and another at the South African Astronomical Observatory. Using the transit method of planetary detection the project is able to scan the entire sky in both hemispheres on a daily basis.

The SuperWASP observatories are equipped with an array of eight cameras, with a field of view 2,000 times greater than a conventional astronomical telescope. Each of the cameras is able to capture 50,000 stars per image. It is currently continuing its observations while the data collected from 2006 is processed.

It is estimated that there are 10 billion planetary systems in the Milky Way alone. From the evidence found thus far it must be assumed that many more exoplanets will be discovered by these missions and by ground-based detection over the coming months and years.

These discoveries will enable scientists for the first time to place the solar system within the context of other planetary solar systems that are in close proximity to ours—and perhaps establish conclusively that life exists elsewhere in our galaxy. The team that discovered Gliese 581 c and all the scientists and researchers involved in the HARPS and other projects are carrying out enormously valuable work, the historic importance of which can only be fully realised in the coming years.


شاهد الفيديو: Mencari Informasi Tentang Planet Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus (أغسطس 2022).