Lehdistötiedote

Valkoisen kääpiötähden ympäriltä on löydetty ensimmäinen jättiläisplaneetta

ESO:n havaintojen mukaan Neptunuksen kaltaisen eksoplaneetan kaasukehä on haihtuvassa tilassa

4. joulukuuta 2019

ESO:n VLT-kaukoputken avulla tutkijat ovat ensimmäisen kerran löytäneet todisteita jättiläisplaneetasta kuuman valkoisen kääpiötähden ympärillä. Planeetta kiertää lähellä kuumaa valkoista kääpiötä, mikä on Auringon kaltaisen tähden jäännös. Tämä saa aikaan sen, että sen kaasukehä häviää vähitellen ja muodostaa kiekon tähden ympärille. Tämä ainutlaatuinen systeemi antaa vihjeen siitä, miltä oma aurinkokuntamme saattaa näyttää kaukana tulevaisuudessa.

“Se oli näitä sattumalta tapahtuvia löytöjä”, tutkimuksen johtaja tutkija Boris Gänsicke Warwickin yliopistosta UK:sta sanoi. Tutkimus julkaistiin tänään Nature:ssa. Ryhmä oli tutkinut noin 7000:tta 'Sloan Digital Sky Survey'-taivaankartoituksessa havaittua valkoista kääpiötä ja he löysivät yhden, mikä poikkesi huomattavasti muista. Analysoimalla tähdestä tulevan valon hyvin pieniä vaihteluja he löysivät valkoisesta kääpiöstä sellaisia pitoisuuksia eri alkuaineita, mitä aikaisemmin ei oltu havaittu miltään valkoiselta kääpiöltä. “Tiesimme, että tässä systeemissä on meneillään jotain aivan erityistä ja me spekuloimme, että se saattaisi liittyä johonkin planeetan aiheuttamaan ilmiöön”.

Saadakseen paremman käsityksen tämän epätavallisen tähden (nimeltään WDJ0914+1914) ominaisuuksista tutkimusryhmä havaitsi sitä X-shooter-instrumentilla ESO:n VLT-teleskoopilla Atacaman autiomaassa Chilessä. Nämä jatkohavainnot varmistivat, että kohteesta löytyy vetyä, happea ja rikkiä, mitkä yhdistettiin osaksi valkoisen kääpiön ominaisuuksia. Tutkittuaan ESO:n X-shooterin avulla otettuja spektrin yksityiskohtia ryhmä huomasi, että nämä alkuaineet olivat valkoisen kääpiötähden ympärillä kieppuvassa kaasukiekossa ja ne eivät liittyneet itse tähteen.

“Muutaman viikon ankaran miettimisen jälkeen ymmärsimme, että ainoa tapa sellaisen kiekon synnyttämiseen on jättiläisplaneetasta haihtuva aine”, tämän systeemin menneisyyden ja tulevaisuuden kehityksen laskut tehnyt Matthias Schreiber (University of Valparaiso, Chile) sanoi.

Vedyn, hapen ja rikin havaitut määrät ovat samanlaisia, mitä Neptunuksen ja Uranuksen kaltaisten jäisten planeettojen kaasukehien syvyyksistä on havaittu.  Jos tämänkaltainen planeetta kiertäisi lähellä kuumaa valkoista kääpiötä, niin tähdestä tuleva äärimmäisen voimakas ultraviolettisäteily tuhoaisi kaasukehän uloimmat kerrokset ja osa tästä kaasusta muodostaisi kaasukiekon, mikä lopulta putoaisi valkoiseen kääpiöön. Juuri tämän tutkijat olettavat näkevänsä WDJ0914+1914-tähden ympärillä, eli kyseessä on ensimmäinen valkoista kääpiötä kiertävä haihtuva planeetta.

Yhdistämällä havaintodatan teoreettisiin malleihin tähtitieteilijöiden joukko UK:sta, Chilestä ja Saksasta pystyivät luomaan tarkemman kuvan tästä ainutlaatuisesta systeemistä. Valkoinen kääpiö on pieni, mutta lämpötilaltaan uskomattomat 28000 Celsius-astetta eli viisi kertaa kuumempi kuin Aurinko. Planeetta on puolestaan jäinen ja suuri eli ainakin kaksi kertaa tähteä suurempi. Se kiertää kuumaa valkoista kääpiötähteä lähietäisyydellä kiertäen tähden vain noin kymmenessä päivässä. Suurienergiset tähdestä peräisin olevat fotonit puhaltavat vähitellen planeetan kaasukehän pois. Suurin osa kaasusta pakenee, mutta osa kertyy kieppuvaksi kiekoksi tähden ympärille määrältään noin 3000 tonnia joka sekunti. Juuri tämä kiekko tekee muuten näkymättömissä pysyvän Neptunuksen kaltaisen planeetan näkyväksi.

“Pystymme ensimmäistä kertaa mittaamaan kiekossa olevien kaasujen, kuten hapen tai rikin määriä, mikä antaa viitteitä näiden eksoplaneettojen kaasukehistä”, valkoista kääpiötä ympäröivän kaasukiekon mallin kehittäjä Odette Toloza Warwickin yliopistosta sanoi.

“Löytö avaa uuden näkymän planetaaristen systeemien lopulliselle kehitykselle”, Gänsicke lisäsi.

Oman Aurinkomme kaltaiset tähdet polttavat ytimissään suurimman osan elinaikaansa vetyä. Kun niiden polttoaine loppuu, niin ne leviävät punaisiksi jättiläisiksi, jolloin niiden koko kasvaa satoja kertoja suuremmaksi nielaisten niitä lähimpänä olevat tähdet. Aurinkokunnan tapauksessa tämä tarkoittaa Merkuriusta, Venusta ja jopa Maata, mitkä kaikki joutuvat punaisen jättiläisauringon sisälle noin viiden miljardin vuoden kuluttua. Lopulta Auringon kaltaiset tähdet menettävät ulko-osansa ja jäljelle jää vain loppuunpalanut ydin, eli valkoinen kääpiö. Nämä tähden jäänteet voivat silti yhä pitää ympärillään planeettoja ja useita tällaisia tähtijärjestelmiä uskotaan olevan omassa galaksissamme. Kuitenkin aivan viime päiviin saakka tutkijat eivät olleet löytäneet todisteita valkoisten kääpiöiden ympärillä olevista jättiläisplaneetoista. Noin 1500 valovuoden etäisyydellä Kravun tähdistön WDJ0914+1914 tähteä kiertävä eksoplaneetta on luultavasti ensimmäinen monista valkoisia kääpiöitä kiertävistä planeetoista.

Tutkijoiden mukaan ESO:n X-shooterin avulla löydetty eksoplaneetta kiertää valkoista kääpiötä vain 10 miljoonan kilometrin etäisyydellä, eli noin 15 kertaa Auringon säteen päässä, mikä olisi ollut syvällä punaisen jättiläisen sisällä. Planeetan epätavallinen paikka viittaa siihen, että jossain vaiheessa, kun tähdestä tuli valkoinen kääpiö planeetta liikkui sitä lähemmäs. Tähtitieteilijät uskovat, että tämä uusi rata voisi olla seurausta gravitaatiovuorovaikutuksista systeemin muiden planeettojen kanssa. Tämä tarkoittaisi sitä, että useammat planeetat olisivat selvinneet tähden rajusta siirtymävaiheesta.

“Aivan viime aikoihin saakka hyvin harvat tähtitieteilijät ovat pysähtyneet miettimään kuolevia tähtiä kiertävien planeettojen tulevaisuutta. Tämä viimeisin havainto lähellä loppuunpalanutta tähden ydintä kiertävästä planeetasta osoittaa, että Universumi haastaa meitä yhä uudelleen ja uudelleen astumaan tavanomaisten ideoiden ulkopuolelle”, Gänsicke pohtii lopuksi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esiteltiin Nature-julkaisussa ilmestyneessä artikkelissa.

Tutkimusryhmässä mukana olivat: Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, UK), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaiso University, Chile), Odette Toloza (Department of Physics, University of Warwick, UK), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, University of Warwick, UK), Detlev Koester (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Saksa), ja Christopher Manser (Department of Physics, University of Warwick, UK).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• VLT:n kuvia

Yhteystiedot

Boris Gänsicke
University of Warwick
UK
Puh.: +44 247 657 4741
Sähköposti: boris.gaensicke@warwick.ac.uk

Matthias Schreiber
Valparaiso University
Chile
Puh.: +56 32 299 5518
Sähköposti: matthias.schreiber@uv.cl

Odette Toloza
University of Warwick
UK
Sähköposti: odette.toloza@warwick.ac.uk

Nicola Gentile Fusillo (study co-author)
European Southern Observatory and University of Warwick
Germany
Puh.: +49 8932 0067 50
Matkapuhelin: +44 7476 9595 49
Sähköposti: ngentile@eso.org

Christopher Manser (study co-author)
University of Warwick
UK
Puh.: +44 7516 8167 53
Sähköposti: c.manser@warwick.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Pasi Nurmi (press contact Suomi)
ESO Science Outreach Network and University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Email: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1919.