eso1016fi — Tutkimustiedote

Planeettateoriat uusiksi

13. huhtikuuta 2010

Ison-Britannian valtakunnallisessa tähtitieteen kokouksessa on tänään julkistettu yhdeksän uutta ylikulkevaa eksoplaneettaa. Kun uusia tuloksia verrattiin aiempiin havaintoihin, tutkijat havaitsivat ällistyksekseen, että kuusi planeettaa kaikkiaan 27 ylikulkevan eksoplaneetan otoksesta kiersi emotähteään sen pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan eli juuri päinvastaiseen suuntaan kuin planeetat omassa aurinkokunnassamme. Uudet löydöt kyseenalaistavat perinpohjaisesti tähänastiset planeettojen synnystä esitetyt teoriat. Ne antavat myös ymmärtää, että kuumiksi jupitereiksi kutsuttuja eksoplaneettoja sisältävistä järjestelmistä ei todennäköisesti löydy maankaltaisia planeettoja.

”Tulos on eksoplaneettatutkimukselle todellinen pommi”, sanoo Geneven observatoriossa työskentelevä tutkijaopiskelija Amaury Triaud, joka yhdessä Andrew Cameronin ja Didier Quelozin kanssa vetää merkittävää osaa havaintohankkeesta.

Planeettojen arvellaan syntyvän nuorta tähteä ympäröivästä kaasu- ja pölykiekosta. Tämä esiplanetaarinen kiekko pyörii tähden kanssa samaan suuntaan. Tähän saakka on oletettu, että kiekosta muodostuvat planeetat kiertäisivät kaikki likipitäen samalla tasolla ja että ne liikkuisivat kiertoradoillaan samaan suuntaan tähden pyörimisliikkeen kanssa. Tämä päteekin aurinkokunnan planeettoihin.

Tutkijaryhmä onnistui paikantamaan yhdeksän uutta eksoplaneettaa [1] WASP-laajakulmakamerajärjestelmän (Wide Angle Search for Planets) [2] avulla. Löydöt vahvistettiin sitten ESOn La Sillassa Chilessä sijaitsevaan 3,6-metriseen teleskooppiin liitetyn HARPS-spektrografin, niin ikään La Sillassa sijaitsevan sveitsiläisen Euler-kaukoputken sekä muista teleskoopeista saadun aineiston avulla. Samalla karakterisoitiin tässä ja aiemmissa kartoituksissa löytyneet ylikulkevat eksoplaneetat [3].

Kun tutkijat yhdistivät uuden aineiston aiempiin havaintoihin, he havaitsivat yllätyksekseen, että yli puolella kaikista tutkituista kuumista jupitereista [4] on kiertoradat, jotka eivät ole samassa suunnassa emotähden pyörimisakselin kanssa. He havaitsivat myös, että eksoplaneetoista kuudella (joista kaksi oli uusia löytöjä) on taannehtiva kiertorata eli ne pyörivät emotähteensä nähden ”väärään” suuntaan.

”Uudet tulokset kyseenalaistavat sen vallitsevan käsityksen, että planeettojen pitäisi aina kiertää samaan suuntaan emotähtensä kanssa”, sanoo St. Andrewsin yliopiston tutkija Andrew Cameron, joka esitteli tulokset Glasgow’ssa tällä viikolla järjestettävässä Ison-Britannian valtakunnallisessa tähtitieteen kokouksessa.

Ensimmäiset kuumat jupiterit löydettiin jo 15 vuotta sitten, mutta niiden alkuperä on pysynyt arvoituksena tähän päivään saakka. Planeetat ovat massaltaan samankokoisia tai suurempia kuin Jupiter, mutta niiden rata kiertää hyvin lähellä emotähteä. Näiden jättiläisplaneettojen ydinten arvellaan koostuvan kivestä ja jäähiukkasista, joita tavataan vain planeettakuntien kylmissä reunaosissa. Kuumien jupitereiden on näin ollen täytynyt muodostua kaukana emotähdestä ja siirtyä sitten sisemmille kiertoradoille paljon emotähteä lähemmäs. Monet tähtitieteilijät uskoivat, että siirtymisilmiö johtuu gravitaatiovuorovaikutuksesta planeetat synnyttäneen pölykiekon kanssa. Se tapahtuu joidenkin miljoonien vuosien kuluessa, ja planeetan kiertorata asettuu sen tuloksena samansuuntaiseksi emotähden pyörimisakselin kanssa. Teoria mahdollistaa myös maankaltaisten kiviplaneettojen muodostumisen myöhempänä ajankohtana. Uudet havainnot eivät kuitenkaan ole tämän mallin kanssa yhteensopivia.

Uusien, taannehtivilla radoilla kiertävien eksoplaneettojen selitykseksi tarvitaan toisenlainen teoria. Vaihtoehtoisen mallin mukaan kuumien jupiterien ja emotähden läheisyys ei johdukaan vuorovaikutuksesta pölykiekon kanssa, vaan paljon hitaammasta evoluutioprosessista. Gravitaatiovoimat käyvät siinä köydenvetoa kaukaisempien kumppaniplaneettojen tai -tähtien kanssa satojen miljoonien vuosien kuluessa. Nämä häiriöt sysäävät jättimäisen eksoplaneetan kaltevalle ja soikealle kiertoradalle. Planeettaan vaikuttaa tällöin vuovesivoimien synnyttämä kitka, jonka seurauksena se menettää energiaa aina tullessaan emotähden lähelle. Se asettuu lopulta lähes pyöreälle, mutta sattumanvaraisesti kallistuneelle kiertoradalle lähelle emotähteään. ”Prosessin dramaattisena sivuvaikutuksena on, että se pyyhkii mahdolliset pienemmät, maankaltaiset planeetat pois näistä planeettakunnista ”, kertoo Geneven observatorion tutkija Didier Queloz.

Kahdella uusista taannehtivilla radoilla kiertävistä planeetoista on jo havaittu olevan kaukaisempi ja massiivisempi seuralainen, joka voi olla mullistuksen mahdollinen syy. Uudet tulokset ovatkin alkusysäys intensiiviselle uusien taivaankappaleiden etsinnälle muista planeettakunnista.

Tutkimustulokset esiteltiin Glasgow’ssa Skotlannissa tällä viikolla pidettävässä Ison-Britannian valtakunnallisessa tähtitieteen kokouksessa, joka tunnetaan kansainvälisesti nimellä UK National Astronomy Meeting (NAM). Tapahtuman yhteydessä julkistetaan yhdeksän kansainvälisiin tieteellisiin aikakauskirjoihin lähetettyä artikkelia, joista neljässä on käytetty ESOn havaintolaitteistoilla saatua aineistoa. WASP-konsortiolle myönnettiin samassa yhteydessä Royal Astronomical Societyn vuoden 2010 Group Achievement Award -tunnustuspalkinto.

Lisähuomiot

[1] Eksoplaneettoja tunnetaan tällä hetkellä kaikkiaan 454.

[2] Kyseiset yhdeksän äskettäin löydettyä eksoplaneettaa paikallistettiin WASP-laajakulmakamerajärjestelmän (Wide Angle Search for Planets) avulla. WASP-järjestelmä käsittää kaksi robottiobservatoriota, joissa kummassakin on kahdeksan laajakulmakameraa. Kaikki nämä kamerat etsivät taivaalta yhtäjaksoisesti planeettojen ylikulkuja. Ylikulku on ilmiö, joka tapahtuu, kun planeetta kulkee emotähtensä editse ja himmentää osan sen valosta. Näitä harvinaisia ilmiöitä pystytään etsimään kahdeksan laajakulmakameran avulla miljoonien tähtien joukosta yhdellä kertaa. WASP-kameroita operoi konsortio, jossa ovat mukana Queen’s University Belfast, Keelen, Leicesterin ja St. Andrewsin yliopistot, Open University, La Palmassa sijaitseva Isaac Newton -teleskooppiryhmä sekä Instituto Astrofisica Canarias.

[3] Uuden eksoplaneettalöydön vahvistamiseen ja karakterisointiin tarvittiin säteisnopeusmittauksia, joilla selvitettiin emotähden huojunta sen ja kyseisen ylikulkevan planeetan yhteiseen massakeskukseen nähden. Tähän käytettiin herkillä spektrometreillä varustettujen teleskooppien maailmanlaajuista verkostoa. Etsinnälle tarkensivat suunnan pohjoisella pallonpuoliskolla Kanarian saarilla sijaitseva Nordic Optical Telescope sekä Ranskan Haute-Provencessa sijaitsevaan 1,93-metriseen kaukoputkeen liitetty SOPHIE-instrumentti. Eteläisellä pallonpuoliskolla puolestaan käytettiin ESOn 3,6-metriseen teleskooppiin liitettyä HARPS-eksoplaneettapaikallistajaa sekä sveitsiläiseen Euler-kaukoputkeen liitettyä CORALIE-spektrometriä vahvistamaan uusien planeettojen löytyminen ja mittaamaan kunkin planeetan kiertoradan kallistuskulma emotähden keskikohtaan nähden. Las Cumbresin observatoriossa Havaijilla ja Australiassa sijaitsevien robotisoitujen Faulkes-teleskooppien avulla tehtiin kirkkausmittaukset, joilla selvitettiin planeettojen koot. WASPin eksoplaneettakandidaatteja jatkohavainnoitiin sveitsiläisellä Euler-kaukoputkella La Sillassa Chilessä (yhteistyössä Genevan observatorion tutkijakollegojen kanssa), Nordic Optical Telescope ‑kaukoputkella La Palmassa sekä Observatoire de Haute-Provencen 1,93-metrisellä kaukoputkella Ranskassa (yhteistyössä Institut d'Astrophysique de Parisin ja Laboratoire d'Astrophysique de Marseille’n tutkijakollegojen kanssa).

WASPin löytämien planeettojen kiertoratojen kaltevuuskulmat mitattiin ESOn 3,6-metriseen teleskooppiin liitetyn HARPS-instrumentin sekä sveitsiläiseen Euler-kaukoputkeen liitetyn CORALIE-instrumentin avulla. Kumpikin näistä sijaitsee La Sillassa eteläisellä pallonpuoliskolla. Pohjoisella pallonpuoliskolla olivat puolestaan käytettävissä Tautenburgin observatorio, McDonaldin observatorio sekä Nordic Optical Telescope.

[4] Kuumat jupiterit ovat muita tähtiä kuin Aurinkoa kiertäviä planeettoja, jotka ovat massaltaan samankokoisia tai suurempia kuin Jupiter, mutta kiertävät emotähteään paljon lähempää kuin yksikään aurinkokunnan planeetoista. Koska kuumat jupiterit ovat suurikokoisia ja sijaitsevat lähellä emotähteään, ne on helpointa havaita niiden emotähteensä kohdistaman gravitaatiovaikutuksen perusteella, minkä lisäksi ne kulkevat muuntyyppisiä planeettoja todennäköisemmin emotähtensä yli. Useimmat ensimmäisistä löydetyistä eksoplaneetoista ovatkin kuumia jupitereita.

Lisätietoa

ESO (European Southern Observatory, Euroopan eteläinen observatorio) on tähtitieteen keskeinen eurooppalainen hallitustenvälinen organisaatio. Se on tuottavuudella mitattuna maailman johtava tähtitieteellinen observatorio. Sen toimintaa tukee 14 maata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekki. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maassa sijaitsevien tutkimusvälineiden kehittämiseen, rakentamiseen ja toimintaan. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä tärkeitä tieteellisiä havaintoja. ESOlla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen ja kansainvälisen yhteistyön edistämisessä. ESOlla on Chilessä kolme huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESOlla on Paranalissa VLT-teleskooppi (Very Large Telescope), maailman kehittynein näkyvän valon aallonpituuksia havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, sekä VISTA, maailman suurin kartoituskaukoputki. ESO on maailman suurimman tähtitieteen alan projektin, täysin uudenlaisen ALMA-teleskoopin, eurooppalainen yhteistyökumppani. ESO suunnittelee 42-metristä E-ELT-teleskooppia (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, eurooppalainen erittäin suuri optinen/lähi-infrapuna-alueen teleskooppi), josta tulee maailman suurin tähtitaivasta tarkkaileva silmä.

Linkit

Yhteystiedot

Katri Koskela
Viestintharjoittelija Suomen Akatemian viestint
Vilhonvuorenkatu 6 PL 99 00501 Helsinki Sähköposti: etunimi.sukunimi@aka.fi

Didier Queloz
Geneva Observatory, University of Geneva
Geneva, Switzerland
Puh.: +41 22 379 2477
Sähköposti: didier.queloz@unige.ch

Andrew Collier Cameron
University of St Andrews
Scotland
Puh.: +44 1334 463147
Sähköposti: Andrew.Cameron@st-and.ac.uk

Henri Boffin
ESO La Silla-Paranal/E-ELT Press Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6222
Matkapuhelin: +49 174 515 43 24
Sähköposti: hboffin@eso.org

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1016.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1016fi
Tyyppi:• X - Stars
Facility:ESO 3.6-metre telescope, Swiss 1.2-metre Leonhard Euler Telescope
Science data:2010ApJ...709..159A
2010AJ....140.2007M
2010A&A...524A..25T
2010A&A...517L...1Q

Kuvat

Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit
Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit
Englanniksi
Gallery of exoplanets with retrograde orbits (artist's impression)
Gallery of exoplanets with retrograde orbits (artist's impression)
Englanniksi
Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit (without additional graphics)
Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit (without additional graphics)
Englanniksi

Videot

Artist’s impression of an exoplanet WASP 8b in a retrograde orbit
Artist’s impression of an exoplanet WASP 8b in a retrograde orbit
Englanniksi

Katso myös