Lehdistötiedote

HARPS löysi viisikymmentä uutta eksoplaneettaa

Runsain planeettasaalis tähän mennessä käsittää 16 uutta supermaapalloa.

12. syyskuuta 2011

Maailman johtavaa, ESO:n eksoplaneettametsästäjää, HARPS:ia käyttävät tähtitieteilijät ovat tänään julkistaneet yli 50 uuden eksoplaneetan rikkaan saaliin. Joukossa on 16 supermaapalloa, joista yksi kiertää tähtensä asuttavan vyöhykkeen reunalla. Tutkimalla kaikkien tähän mennessä löydettyjen HARPS-planeettojen ominaisuuksia on tutkimusryhmä todennut, että noin 40 prosentilla Auringon kaltaisia tähtiä on vähintään yksi Saturnusta kevyempi planeetta.

ESO:n Chilessä sijaitsevan La Sillan observatorion 3.6 metrin teleskoopin HARPS-spektrograafi on maailman menestyksekkäin planeettojen löytäjä [1]. HARPS-ryhmä, jota johtaa Michel Mayor (sveitsiläisestä Geneven yliopistosta), ilmoitti tänään yli 50 uuden läheisiä tähtiä kiertävän eksoplaneetan havainnot - mukaanlukien kuusitoista supermaapalloa [2]. Tämä on suurin määrä tällaisia planeettoja, joka on koskaan ilmoitettu kerralla [3]. Uusia löytöjä esitellään Wyomingissa, Yhdysvalloissa pidettävässä Extreme Solar Systems (äärimmäiset aurinkokunnat) -konferenssissa, jonne on kokoontunut 350 eksoplaneetta-asiantuntijaa.

"HARPS:in havaintojen sato on ylittänyt kaikki odotukset ja käsittää poikkeuksellisen rikkaan populaation supermaapalloja ja Neptunuksen kaltaisia planeettoja, jotka kiertävät hyvin paljon oman Aurinkomme kaltaisia tähtiä. Mikä vieläkin parempaa, uudet tulokset osoittavat, että havaintojen tahti on kiihtymässä," sanoo Mayor.

Kahdeksana vuonna siitä, kun HARPS alkoi kartoittaa Auringon kaltaisia tähtiä radiaalinopeusmenetelmää käyttäen, on se löytänyt yli 150 uutta planeettaa. HARPS on löytänyt noin kaksi kolmasosaa kaikista tunnetuista eksoplaneetoista, joiden massa on pienempi kuin Neptunuksen massa [4]. Nämä poikkeukselliset tulokset ovat seurausta useasta sadasta yöstä HARPS-havaintoja [5].

Työskennellessään 376:n HARPS:in havaitseman Auringon kaltaisen tähden kanssa tähtitieteilijät ovat nyt myös parantaneet huomattavasti arviotaan siitä kuinka todennäköistä on, että Auringon kaltaista tähteä kiertää pienimassaisia planeettoja (jotka eivät siis ole kaasujättiläisiä). He totesivat, että noin 40 prosentilla tällaisista tähdistä on vähintään yksi Saturnusta pienempi planeetta. Suurin osa Neptunuksen massaista tai pienemmistä eksoplaneetoista näyttäisi esiintyvän järjestelmissä, joissa on useita planeettoja.

Meneillään olevat sekä laitteisto- että ohjelmistopäivitykset puskevat HARPS:ia uudelle vakauden ja herkkyyden tasolle elämää mahdollisesti ylläpitävien kivikuoristen planeettojen etsinnässä. Kymmenen Auringon kaltaista lähitähteä valittiin uuden kartoituksen kohteiksi. HARPS oli jo havainnut näitä tähtiä ja ne tiedettiin soveliaiksi erittäin tarkkoja radiaalinopeusmittauksia varten. Kahden vuoden työn jälkeen tähtitieteilijäryhmä on löytänyt viisi uutta planeettaa, joiden massat ovat pienemmät kuin viisi Maan massaa.

"Nämä planeetat ovat parhaiden kohteiden joukossa tulevaisuuden avaruusteleskoopeille, jotka etsivät elämän merkkejä planeetan kaasukehässä etsimällä kemiallisia tunnusmerkkejä, kuten todisteita hapesta," selittää Francesco Pepe (sveitsiläisestä Geneven observatoriosta), yhden hiljattain ilmestyneen tieteellisen artikkelin pääkirjoittaja.

Yhden hiljattain julkistetun uuden planeetan, HD 85512 b, arvioidaan olevan vain 3.6 kertaa Maan massainen [6] ja se sijaitsee asuttavan vyöhykkeen reunalla. Asuttava vyöhyke on tähden ympärillä sijaitseva kapea vyöhyke, jolla voi esiintyä nestemäistä vettä, mikäli olosuhteet ovat oikeat [7].

"Tämä on pienimassaisin vahvistettu planeetta, joka on löytynyt radiaalinopeusmenetelmällä ja sijaitsee mahdollisesti tähtensä asuttavalla vyöhykkeellä, ja toiseksi kevein planeetta, jonka HARPS on löytänyt asuttavalta vyöhykkeeltä," lisää Lisa Kaltenegger (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Saksa ja Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Boston, USA), joka on eksoplaneettojen elinkelpoisuuden asiantuntija.

Uuden HARPS-kartoituksen lisääntynyt tarkkuus mahdollistaa nyt alle kahden Maan massaisten planeettojen löytämisen. HARPS on nyt niin herkkä, että se voi havaita radiaalinopeuksia suuruudella, joka on huomattavasti pienempi kuin neljä kilometriä tunnissa [8] - vähemmän kuin kävelyvauhti.

"Planeetan HD 85512 b havaitseminen on kaukana HARPS:in äärirajoilta ja osoittaa mahdollisuudet löytää muiden Auringon kaltaisten tähtien asuttavilla vyöhykkeillä sijaitsevia supermaapalloja," lisää Mayor.

Nämä tulokset saavat tähtitieteilijät luottavaisiksi siitä, että he ovat lähellä löytää muita pieniä, kivikuorisia, asuttavia planeettoja Auringon kaltaisten tähtien ympäriltä. Uusia havaintolaitteita suunnitellaan jatkamaan tätä tutkimusta. Nämä käsittävät HARPS:in kopion, joka asennetaan Telescopio Nazionale Galileo -teleskooppiin Kanariansaarille kartoittamaan tähtiä pohjoisella pallonpuoliskolla, kuten myös uuden ja paljon tehokkaamman ESO:n VLT-teleskoopille vuonna 2016 asennettavan planeettaetsimen, jota kutsutaan ESPRESSO:ksi [9]. Vieläkin kauemmas tulevaisuuteen katsottaessa myös E-ELT -teleskoopin (eurooppalainen erittäin suuri teleskooppi) CODEX-havaintolaite työntää tämän menetelmän aivan uudelle tasolle.

"Tulevien kymmenen tai kahdenkymmenen vuoden aikana meidän pitäisi saada ensimmäinen luettelo mahdollisesti asuttavista planeetoista Auringon naapurustossa. Sellaisen luettelon laatiminen on välttämätöntä ennen kuin tulevaisuuden kokeet voivat etsiä spektroskooppisia elämän tunnusmerkkejä eksoplaneettojen kaasukehissä," päättää Michel Mayor, joka löysi ensimmäisen milloinkaan havaitun eksoplaneetan normaalin tähden ympäriltä vuonna 1995.

Lisähuomiot

[1] HARPS mittaa tähden radiaalinopeuden poikkeuksellisella tarkkuudella. Tähteä kiertävä planeetta saa tähden säännöllisesti siirtymään kaukana Maapallolla olevaa tarkkailijaa kohti ja poispäin tästä. Dopplerin siirtymän vaikutuksesta tämä radiaalinopeuden muutos aiheuttaa tähden spektrin siirtymisen kohti pitempiä aallonpituuksia sen siirtyeessä loitommas (tätä kutsutaan punasiirtymäksi) ja sinisiirtymän (kohti lyhyempiä aallonpituuksia) sen lähestyessä. Tämä mitätön muutos tähden spektrissä on mitattavissa HARPS:in kaltaisella suuren tarkkuuden spektrograafilla ja sitä voi käyttää päättelemään planeetan olemassaolo.

[2] Supermaapalloiksi kutsutaan planeettoja, joiden massa on yhden ja kymmenen Maan massan välillä. Omassa aurinkokunnassamme ei ole sellaisia planeettoja, mutta ne vaikuttavat hyvin yleisiltä muiden tähtien ympärillä. Havainnot tällaisista planeetoista tähtiensä asuttavilla vyöhykkeillä ovat hyvin mielenkiintoisia, sillä - jos planeetta on Maapallon tavoin kiinteäkuorinen ja sillä on vettä - ne voivat olla elämän tyyssijoja.

[3] Tällä hetkellä tunnettujen eksoplaneettojen määrä on lähellä kuutta sataa. Radiaalinopeusmenetelmillä löydettyjen lisäksi NASA:n Kepler-ohjelma on löytänyt yli 1200 eksoplaneettaehdokasta vaihtoehtoisilla menetelmillä - havaitsemalla vähäisiä tähden kirkkauden vähenemisiä planeetan kulkiessa sen editse ja peittämällä osan sen valosta. Suurin osa tällä ylikulkumenetelmällä löydetyistä planeetoista on hyvin kaukana meistä. Sitä vastoin HARPS:in löytämät planeetat kiertävät Aurinkoa lähellä olevia tähtiä. Tämä tekee niistä parempia kohteita kaikenlaisille täydentäville havainto-ohjelmille.

[4] Neptunuksen massa on jokseenkin seitsemäntoista Maan massaa.

[5] Tätä suunnatonta havainto-ohjelmaa johtaa Stéphane Udry (sveitsiläisestä Geneven observatoriosta).

[6] Tähtitieteilijät voivat radiaalinopeusmenetelmää käyttäen vain arvioida planeetan vähimmäismassan, sillä massa-arvio riippuu myös kiertoratatason ja näkösäteen välisestä kulmasta, jota ei tiedetä. Tilastollisesti tämä vähimmäismassa on kuitenkin usein lähellä planeetan todellista massaa.

[7] Tähän mennessä HARPS on löytänyt kaksi supermaapalloa, jotka saattavat sijaita asuttavilla vyöhykkeillä. Ensimmäinen, Gliese 581 d, löytyi vuonna 2007 (eso0722). HARPS:ia käytettiin hiljattain myös todistamaan, että toinen supermaapalloehdokas Gliese 581:n asuttavalla vyöhykkeellä ei ole olemassa.

[8] Tehdessään suuren määrän mittauksia on HARPS:in havaintoherkkyys lähellä sataa prosenttia supermaapalloille, joiden massa on kymmenen Maan massaa ja vuoden pituus lähellä yhtä vuotta, ja vaikka ajateltaisiin kolmen Maan massaisia planeettoja yhden vuoden kiertoradoilla, havaintotodennäköisyys on silti lähellä 20 prosenttia.

[9] ESPRESSO (englanninkielisestä nimestä: Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) tullaan asentamaan ESO:n VLT-teleskooppiin. Tällä hetkellä on käynnissä sen alustava suunnittelu, mutta sen on tarkoitus aloittaa toimintansa vuonna 2016. ESPRESSO:n tarkkuus radiaalinopeusmittauksissa on parempi kuin 0.35 kilometriä tunnissa. Vertailun vuoksi Maapallo aiheuttaa Auringolle radiaalinopeuden 0.32 kilometriä tunnissa. Tämän tarkkuuden pitäisi täten mahdollistaa se, että ESPRESSO löytää Maan massaisia planeettoja pienimassaisten tähtien asuttavilta vyöhykkeiltä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitetään 12. syyskuuta 2011 Grand Tetonin kansallispuistossa, Wyomingissa, Yhdysvalloissa pidettävässä konferenssissa Extreme Solar Systems.

Yhteenveto esitetään seuraavassa valmisteilla olevassa tieteellisessä artikkelissa: “The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets”, joka ilmestyy tiedejulkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics.  

Tutkimusryhmään kuuluvat M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG], Sveitsi), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern, Sveitsi), J. L. Bertaux (Service d’Aéronomie, Pariisi, Ranska), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie, Ranska ja Observatoire de Haute-Provence/CNRS, Ranska), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO, Saksa), C. Mordasini (Max Planck Institute for Astronomy, Saksa), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugali ja Departamento de Física de Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugali), D. Queloz (OAUG).

ESO, Euroopan eteläinen observatorio, on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. 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 Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metrin kokoluokan optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu Astronomy & Astrophysics -julkaisusarjassa:
  • “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe et al., 2011)
  • "The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets" (Mayor et al., 2011)

• HARPS
• ESPRESSO
• Gliese 581
• Valokuvia La Sillan observatoriolta

Yhteystiedot

Stéphane Udry
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Puh.: +41 22 379 24 67
Sähköposti: stephane.udry@unige.ch

Francesco Pepe
Observatoire de l’Université de Genève
Switzerland
Puh.: +41 223 792 396
Matkapuhelin: +41 79 302 47 40
Sähköposti: francesco.pepe@unige.ch

Lisa Kaltenegger
Research Group Leader, Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Sähköposti: kaltenegger@mpia.de

Richard Hook
La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media