„Ez a felfedezés bebizonyította, hogy a kis méretû távcsövek is nagy mértékben hozzájárulhatnak az exobolygókutatáshoz” – mondta Guillermo Torres, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) munkatársa, a cikk egyik társszerzõje.

Ez a legelsõ exobolygó, amit egy új, széles körû program – melynek keretén belül fényesebb csillagokat vizsgálnak, viszonylag nagy égterületen – során találtak. A vizsgálódásokhoz a Transzatlanti Exobolygókutató Rendszert (Trans-Atlantic Exoplanet Survey, TrES) használták; ez egy viszonylag kicsi és nem túl drága távcsövekbõl álló hálózat, amely kifejezetten a fényes csillagok körül keringõ bolygók keresésére specializálódott. A TrES hálózattal a David Charbonneau (CfA/Caltech), Timothy Brown (National Center for Atmospheric Research, NCAR) és Edward Dunham (Lowell Observatory) által vezetett kutatócsoport dolgozik; munkájukhoz a NASA Jet Propulsion Laboratory és a California Institute of Technology ad támogatást.

„Számos PhD-s munkatársunk a teljes munkaidejét arra áldozza, hogy kidolgozza az adatfeldolgozási eljárásokat, de maga a felszerelés egyszerû, mindennap használatos eszközökbõl áll” – mondta Charbonneau.

Bár az eredeti felfedezést a TrES hálózat segítségével sikerült megtenni, a követõ megfigyelésekhez más eszközökre volt szükség. A California Egyetem, a Caltech és a NASA együttmûködésében a Hawaiin lévõ Keck-teleszkópokkal (a világ jelenlegi két legnagyobb távcsövével) végzett vizsgálatok rendkívül fontosak voltak a bolygó létezésének megerõsítésében.

Az új bolygó egy Jupiter-méretû óriás, amely egy tõlünk kb. 500 fényévnyire, a Lyra (Lant) csillagképben lévõ csillag körül kering. A csillagtól 4 millió km-re található, s azt mindössze 3,03 nap alatt kerüli meg, azaz jóval gyorsabban és kisebb távolságban, mint a Merkúr a Napot.

A csillagászok az ún. „tranzit-módszer” segítségével találták meg az új bolygót; az eljárás során a csillag fényének apró gyengülését mérik, mikor egy bolygó közvetlenül elõtte halad el. Egy Jupiter-méretû bolygó egy Napunkhoz hasonló csillag fényének alig egy század részét blokkolja csupán, ám ennyi is elég a detektáláshoz.

A sikerhez nagyon sok csillagot kell vizsgálni, mivel csak az olyan átvonulások észlelésére van esély, ahol a bolygórendszer síkja közelítõleg egybeesik a mi látóirányunk síkjával. Jelenleg több különbözõ tranzit-megfigyelést végzõ kutatás van folyamatban. A legtöbb programban kisebb égterületre és halványabb csillagokra koncentrálnak, mivel ezekbõl jóval több van, s ezáltal nagyobb egy-egy átvonulás megfigyelésének az esélye is. A TrES hálózat ugyanakkor az égbolt nagyobb részén kutat, és a fényesebb csillagokra összpontosít, mivel ezek közvetlen vizsgálata jóval egyszerûbb.

„Mi csupán a csillagokról érkezõ fényt vizsgáljuk” – mondta Brown. „A halványabb csillagok esetében az analizálás sokkal nehezebb.”

„Szinte paradoxonnak tûnik, hogy abban a korban, mikor 100 m átmérõjû távcsövek tervezése zajlik, a tranzit-módszer használata során a kisebb távcsövek hatékonyabbak a nagyobbaknál” – fejtegette Roi Alonso (Astrophysical Institute of the Canaries, IAC), a planéta felfedezõje.

A legtöbb eddig ismert exobolygót a Doppler-effektus révén fedezték fel; a bolygó gravitációs hatására - nagyon kis mértékben - a csillag is mozog, ennek hatására a színképében apró imbolygások lépnek fel. A planéták tulajdonságairól azonban pusztán a Doppler-effektus megfigyelése révén csak rendkívül korlátozott mennyiségû információt nyerhetünk. Például a tömegre csak alsó becslést lehet adni, mivel nem ismerjük azt a szöget, amivel „rálátunk” a bolygó keringési síkjára. Egy nagy tömegû, nagy inklinációjú pályán keringõ barna törpe ugyanazt a jelet produkálja, mint egy kisebb tömegû, de a látómezõnk síkjához közel esõ síkban lévõ bolygó.

„Ha a csillagászok egy átvonuló exobolygót találnak, akkor egyértelmû, hogy a keringési síkja közelítõleg egybeesik a látóirányunkkal; így pontos becslést tudunk adni a tömegére. A fénygyengítés mértékébõl a planéta méretére következtethetünk. Egy esetben pedig sikerült megfigyelni és tanulmányozni egy óriásbolygó légkörét is” – mondta Charbonneau.

A gyanús objektumok szûrése

A TrES távcsöveivel a kutatók az égbolt 36 négyzetfokos területén mintegy 12 ezer csillagot vizsgálnak. Roi Alonso, Brown PHD-s asszisztense 16 olyan objektumot talált, ahol felmerülhetett az átvonulás gyanúja. „ A TrES hálózat révén megkaptuk a lehetséges bolygójelöltek elsõ sorozatát. Ezután számos követõ megfigyelést kellett végeznünk, hogy kiszûrjük a nem megfelelõ objektumokat” – mondta Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh/CfA), a tanulmány másik szerzõje.

Miután április végén összeállították a lehetséges jelöltek listáját, a kutatók a CfA-hoz tartozó Whipple Obszervatórium (Arizona) és a massachusettsi Oak Ridge Obszervatórium távcsövei révén fotometriai és spektroszkópiai méréseket végeztek, hogy kizárják a fedési kettõscsillagokat.

A legesélyesebb jelöltet a csoport két hónapig vizsgálta. Torres és Sozetti a 10 m átmérõjû hawaii Keck I-es távcsõvel végzett spektroszkópiai méréseket.

„A követõ megfigyelések nélkül, csak a fotometriai adatok birtokában nem tudjuk eldönteni, melyik jelölt esetében van szó bolygóátvonulásról. A döntõ próba egy teljes keringés megfigyelése, s az ennek során bekövetkezõ Doppler-hatás vizsgálata. Ezért volt olyan fontos a Keck-távcsõ használata a csillag vizsgálatában, hogy eldönthessük, valóban új bolygórendszert találtunk” – mondta David Latham (CfA), a cikk harmadik társszerzõje.

Feltûnõ szabályosság

A TrES-1 névre keresztelt planéta mérete és tömege nagyjából egyezik a Jupiterével; s az ismert óriásbolygókhoz hasonlóan fõleg hidrogénbõl és héliumból áll. A Jupitertõl eltérõen viszont rendkívül közel kering anyacsillagához, hõmérséklete így kb. 2700 Celsius-fok.

A szakemberek különösen érdeklõdnek a TrES-1 iránt, mivel paraméterei nagyon jó közelítéssel egyeznek az elméleti számításokkal; ellentétben az elsõ tranzit-módszerrel felfedezett planétával, a HD 209458b-vel. Utóbbi égitest tömege nagyjából ugyanannyi, mint az új bolygóé, mérete azonban 30%-kal nagyobb. A planéta nagyságára pedig sem a csillaghoz való közelsége, sem az ebbõl fakadó magas hõmérséklete nem ad magyarázatot.

„A TrES-1 felfedezése és szabályossága megerõsíti feltételezésünket, miszerint a HD 209458b egy nagyon különös planéta” – állítja Charbonneau.

A TrES-1 72 óránként kerüli meg csillagát, azaz az ún. „forró Jupiterek” családjába tartozik. Ezek a bolygók eredetileg a szülõcsillagtól távolabb alakultak ki, de késõbb a centrum felé sodródtak, kisöpörve ezzel több más bolygót a csillag környezetébõl. Mivel az eddig felfedezett exobolygórendszerek nagy részében hasonló „forró Jupiterek” találhatóak, felmerült a gyanú, hogy Naprendszerünk – viszonylag nyugodt kialakulása miatt – egyedi rendszer lehet.

A TrES-1 kis pályája és a múltbéli befelé sodródása miatt valószínûtlen, hogy gyûrû- vagy holdrendszerrel rendelkezne. A kutatók azonban folytatják a planéta vizsgálatát, mert a részletes fotometriai elemzések során fény derülhet gyûrûk vagy holdak jelenlétére. Sõt, a részletes spektroszkópiai analízis információt nyújthat a bolygó légkörérõl és annak összetételérõl is.

Forrás: http://www.spaceflightnow.com/news/n0408/24newplanet/
Fordította: Szalai Tamás (II. éves csillagász hallgató)
2004.08.25.