Komunikat prasowy

Astronomowie znaleźli świat z grubą, niegościnną atmosferą i lodowym sercem

16 grudnia 2009

Astronomowie odkryli drugą super-Ziemię [1], dla której ustalili masę i promień, co daje istotne przesłanki co do jej struktury. To także pierwsza super-Ziemia, na której znaleziono atmosferę. Ta planeta pozasłoneczna, krążąca wokół małej gwiazdy odległej zaledwie 40 lat świetlnych od nas, otwiera dramatycznie nowe perspektywy w zadaniu poszukiwania zamieszkiwalnych światów. Planeta GJ1214b ma masę około sześć razy większą niż Ziemia, a jej wnętrze prawdopodobnie składa się z lodu wodnego. Jej powierzchnia wydaje się być naprawdę gorąca, a planeta jest otoczona przez gęstą atmosferę, co czyni ją niegościnną dla życia takiego jakie znamy na Ziemi.

W wydaniu Nature z bieżącego tygodnia astronomowie ogłosili odkrycie planety koło bliskiej, małomasywnej gwiazdy GJ1214 [2]. To drugi przypadek wykrycia tranzytującej super-Ziemi, po niedawnym odkryciu planety Corot-7b [3]. Tranzyt zachodzi w sytuacji gdy orbita planety jest nachylona w taki sposób, że widzimy ją przechodzącą na tle gwiazdy. Nowoodkryta planeta ma masę około sześć razy większą niż nasz ziemski dom oraz 2,7 raza większy promień, mieszcząc się w przedziale pomiędzy Ziemię, a lodowymi olbrzymami Układu Słonecznego – Uranem i Neptunem.

Mimo, że masa GJ1214b jest podobna do masy Corot-7b, promień jest znacznie większy, co sugeruje, że budowa obu planet musi być różna. Podczas gdy Corot-7b posiada prawdopodobnie skaliste jądro i może być pokryta lawą, astronomowie wierzą, że trzy czwarte GJ1214b stanowi lód wodny, a reszta składa się z krzemu i żelaza.

GJ1214b okrąża swoją gwiazdę co 38 godzin w odległości zaledwie dwóch milionów kilometrów – ma 70 razy bliżej do swojej gwiazdy niż Ziemia do Słońca. „Będąc tak blisko swojej rodzimej gwiazdy, planeta musi mieć temperaturę powierzchni około 200 stopni Celsjusza, zbyt gorącą, aby woda była w stanie ciekłym”, mówi David Charbonneau, główny autor artykułu przedstawiającego odkrycie.

Gdy astronomowie porównali zmierzony promień GJ1214b z teoretycznymi modelami planety, zauważyli, że obserwowany promień przekracza przewidywania modeli: coś jeszcze poza stałą powierzchnią planety musi blokować światło gwiazdy – otaczająca atmosfera, gruba na 200 km. „Atmosfera jest znacznie gęstsza od tej na Ziemi, a więc wysokie ciśnienie i brak światła wykluczają życie takie jakie znamy” mówi Charbonneau, „ale warunki nadal są bardzo interesujące, gdyż pozwalają na istnienie złożonej chemii.”

“Ponieważ planeta jest zbyt gorąca, aby móc utrzymać atmosferę przez długi czas, GJ1214b dostarcza pierwszej sposobności do zbadania nowo uformowanej atmosfery skrywającej świat krążący wokół innej gwiazdy” dodaje członek zespołu badawczego Xavier Bonfils. „Ponieważ planeta jest tak blisko nas, będzie możliwe badanie jej atmosfery nawet za pomocą aktualnie istniejących urządzeń”.

Planeta została najpierw odkryta jak obiekt tranzytujący, w ramach projektu MEarth, który śledzi 2000 małomasywnych gwiazd w poszukiwaniu tranzytów egzoplanet [4]. Aby potwierdzić planetarną naturę GJ1214b i uzyskać jej masę (korzystając z tzw. metody Dopplera), astronomowie potrzebowali pełnej precyzji spektrografu HARPS, umieszczonego na 3,6-metrowym teleskopie ESO w La Silla. Instrument HARPS, o niedoścignionej stabilności i wielkiej precyzji, jest najbardziej skutecznym na świecie poszukiwaczem małym planet.

“To druga egzoplaneta typu super-Ziemia, dla której uzyskano masę i promień, co pozwala na wyznaczenie gęstości i wnioskowanie na temat struktury wewnętrznej” dodaje współautor Stephane Udry. „W obu przypadkach dane z HARPS-a były kluczowe do scharakteryzowania planety”.

“Różnice w składzie pomiędzy wspomnianymi dwiema planetami są związane z pytaniem o światy nadające się do zamieszkania” konkluduje Charbonneau. Jeżeli planety typu super-Ziemia są w ogólności otoczone przez atmosfery podobne do tej jaką ma GJ1214b, mogą być niegościnne dla rozwoju życia takiego jakie znamy na naszej własnej planecie.

Uwagi

[1] Super-Ziemia jest definiowana jako planeta pomiędzy jedną a dziesięcioma masami Ziemi. Egzoplaneta to planeta okrążająca gwiazdę inną niż Słońce (zwana jest też planetą pozasłoneczną).

[2] Gwiazda GJ1214 jest pięć razy mniejsza niż Słońce i trzysta razy słabsza.

[3] Corot-7b jest najmniejszą i najszybciej krążącą znaną planetą pozasłoneczną. Ma gęstość podobną do ziemskiej, co sugeruje stały, skalisty świat. Odkryta przez satelitę CoRoT jako obiekt tranzytujący, a jej prawdziwą naturę wyjaśnił HARPS (ESO 33/09).

[4] Projekt MEarth używa armady ośmiu małych teleskopów o średnicach po 40 cm każdy, umieszczonych na górze Mount Hopkins w Arizonie (USA). MEarth poszukuje zmian jasności gwiazd. Celem jest znalezienie planety przechodzącej przed swoją gwiazdą (lub tranzytującej). Podczas takiego mini zaćmienia planeta blokuje niewielką ilość światła gwiazdy, powodując że widzimy ją słabszą. Kepler, misja NASA, również używa tranzytów do poszukiwania planet o wielkości Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca. Takie układy wykazują spadek jasności zaledwie o jedną dziesięciotysięczną. Większa precyzja potrzebna do wykrycia takiego spadku jasności oznacza, że tego typu światy można znajdować tylko z przestrzeni kosmicznej. Dla porównania, super-Ziemia tranzytująca na tle małego, czerwonego karła powoduje proporcjonalnie znacznie większą utratę jasności i silniejszy sygnał, który jest wykrywalny z powierzchni Ziemi.

Więcej informacji

Niniejsze badania zostały zaprezentowane w artykule opublikowanym w tym tygodniu w Nature (“A Super-Earth Transiting a Nearby Low-Mass Star”, by David Charbonneau et al.).

Skład zespołu badawczego: David Charbonneau, Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars Buchhave, David W. Latham, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman oraz Emilio E. Falco (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Christophe Lovis, Stephane Udry, Didier Queloz, Francesco Pepe, and Michel Mayor (Observatoire de Genève, Switzerland), Xavier Bonfils, Xavier Delfosse oraz Thierry Forveille (University Joseph Fourier — Grenoble 1/CNRS, LOAG, Grenoble, Francja) oraz Joshua N. Winn (Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, MIT, Cambridge, USA).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Należy do niego 14 krajów: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. 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 Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz VISTA, największy na świecie teleskop do przeglądów nieba. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 42-metrowy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Artykuł naukowy
• Więcej informacji: Pakiet prasowy o egzoplanetach (PDF)

Kontakt

Stéphane Udry
Geneva University, Switzerland
Geneva, Switzerland
Tel.: +41 22 379 2467
E-mail: stephane.udry@unige.ch

Xavier Bonfils
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), France
France
Tel.: +33 47 65 14 215
E-mail: xavier.bonfils@obs.ujf-grenoble.fr

David Charbonneau
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel.: +1 617 496 6515
E-mail: dcharbon@cfa.harvard.edu

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych