Lehdistötiedote

Planeettapopulaatio on yltäkylläinen

— Tähtiä kiertävät planeetat ovat enemmänkin sääntö kuin poikkeus

11. tammikuuta 2012

Kansainvälinen tutkijaryhmä, mukanaan kolme ESO:n tähtitieteilijää, on käyttänyt gravitaatiomikrolinssitekniikkaa mitatakseen kuinka yleisiä planeetat ovat Linnunradassa. Miljoonia tähtiä kartoittaneen kuuden vuoden etsinnän jälkeen ryhmä päätteli, että tähtiä kiertävät planeetat ovat enemmänkin sääntö kuin poikkeus. Tulokset julkaistaan tiedejulkaisu Naturen numerossa 12. tammikuuta 2012.

Viimeisen 16 vuoden aikana tähtitieteilijät ovat löytäneet yli 700 vahvistettua eksoplaneettaa [1] ja alkaneet tutkia näiden maailmojen spektrejä (eso1002) ja kaasukehiä (eso1047). Siinä missä yksittäisten eksoplaneettojen ominaisuuksien tutkiminen on epäilemättä arvokasta, paljon perustavanlaatuisempi kysymys kuuluu: kuinka yleisiä ovat planeetat Linnunradassa?

Useimmat nykyään tunnetuista eksoplaneetoista on löydetty havaitsemalla planeetan painovoiman vetovaikutus isäntätähteensä tai taltioimalla planeetta pienoinen himmentävä vaikutus sen kulkiessa tähtensä editse. Molemmat näistä tekniikoista ovat paljon herkempiä löytämään planeettoja, jotka ovat joko massiivisia tai lähellä tähteään - tai molempia - ja siten monet planeetat jäävät huomaamatta.

Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on etsinyt eksoplaneettoja käyttäen täysin erilaista menetelmää - gravitaatiomikrolinssejä, joiden avulla voidaan löytää hyvin suuren massajakauman planeettoja sekä sellaisia, jotka ovat paljon kauempana tähdestään.

Arnaud Cassan (Institut dʼAstrophysique de Paris), Nature-julkaisun pääkirjoittaja selittää: "Olemme etsineet todisteita eksoplaneetoista kuuden vuoden ajan mikrolinssihavainnoista. Yllättäen nämä havainnot osoittavat planeettojen olevan galaksissamme yleisempiä kuin tähtien. Havaitsimme myös, että supermaapallojen tai kylmien neptunusten kaltaisten kevyempien planeettojen täytyy olla raskaampia yleisempiä."

Tähtitieteilijät käyttivät PLANET [2] ja OGLE [3] -ryhmien tuottamia havaintoja, joissa eksoplaneetat löydetään siten, että isäntätähtien ja niiden mahdollisten planeettojen yhteiset gravitaatiokentät toimivat linsseinä kirkastaen taustan tähden valoa. Jos linssinä toimivalla tähdellä on planeettakiertolainen, planeetta saa aikaan havaittavan panoksen taustan tähden kirkastumisessa.

Jean-Philippe Beaulieu (Institut d'Astrophysique de Paris), PLANET-yhteistyöhankkeen johtaja lisää: "PLANET-hanke perustettiin seuraamaan lupaavia mikrolinssihavaintoja eteläistä pallonpuoliskoa kiertävällä teleskooppiverkostolla, joka kattaa Australian, Etelä-Afrikan ja Chilen. ESO:n teleskoopit tuottivat huomattavasti materiaalia näihin kartoituksiin."

Mikrolinssit ovat hyvin tehokkaita työkaluja, joilla voidaan havaita eksoplaneettoja, joita ei milloinkaan olisi voitu havaita muilla menetelmillä. Tosin vaaditaan erittäin harvinainen taustan tähden ja linssin suoraan linjaan asettautuminen, jotta mikrolinssi-ilmiö voidaan ensinkään havaita. Lisäksi vaaditaan planeetan asettautuminen sattumalta samalle linjalle, jotta se voidaan havaita ilmiön aikana.

Vaikkakaan planeetan löytäminen mikrolinssi-ilmiön aikana ei ole näistä syistä helppo tehtävä, tässä analyysissä käytetyn kuuden vuoden aineiston avulla löydettiin PLANET- ja OGLE-tutkimuksissa kolme eksoplaneettaa: supermaapallo [4] ja Neptunuksen sekä Jupiterin massaiset planeetat. Mikrolinssimittapuun puitteissa tämä on vaikuttava saalis. Havaitsemalla kolme planeettaa tähtitieteilijät olivat joko erittäin onnekkaita ja iskivät jättipottiin - huolimatta häikäisevän pienistä onnistumisen mahdollisuuksista, tai planeetat ovat niin yleisiä Linnunradassa, että se oli lähes väistämätöntä [5].

Seuraavaksi tähtitieteilijät yhdistivät informaation kolmesta mahdollisesta eksoplaneettahavainnosta seitsemään muuhun havaintoon aikaisemmasta tutkimuksesta, kuten myös valtavaan määrään havaitsematta jääneitä ilmiöitä kuuden vuoden aineistossa. Tilastollisessa analyysissä ilmiöiden puute suuressa määrässä havaintoaineistoa on aivan yhtä merkittävä kuin havaitut ilmöitkin, ja yleensä huomattasti runsaslukuisempi. Johtopäätös oli, että yhdellä kuudesta tutkitusta tähdestä on Jupiterin massainen planeetta, puolella on Neptunuksen massaisia planeettoja ja kahdella kolmanneksella supermaapalloja. Kartoitus oli erityisen herkkä havaitsemaan planeettoja 75 miljoonan ja 1.5 miljardin kilometrin etäisyydellä tähdestään (aurinkokunnassa tämä käsittäisi kaikki planeetat Venuksesta Saturnukseen) ja massoiltaan viidestä Maan massasta kymmeneen Jupiterin massaan.

Tulosten yhdistäminen viittaa vahvasti siihen, että planeettojen keskimääräinen luku on enemmän kuin yksi tähteä kohti. Ne ovat enemmänkin sääntö kuin poikkeus.

"Me kuvittelimme ennen, että Maapallo saattaa olla ainutlaatuinen galaksissamme. Mutta nyt näyttää siltä, että massaltaan Maan kaltaisia planeettoja on kirjaimellisesti miljardeja Linnunradan tähtien ympärillä," päättää Daniel Kubas, yksi julkaisun kirjoittajista.

Lisähuomiot

[1] Kepler-tutkimusohjelma löytää valtavia määriä eksoplaneettaehdokkaita, jotka eivät ole mukana tässä luvussa.

[2] Probing Lensing Anomalies NETwork (linssianomalioiden etsintäverkosto). Yli puolet tässä tutkimuksessa käytetystä PLANET-kartoituksen aineistosta on havaittu Tanskan 1.54-metrin teleskoopilla ESO:n La Sillan observatoriolla.

[3] Optical Gravitational Lensing Experiment (optinen gravitaatiolinssikoe).

[4] Supermaapallolla on massaa kahdesta kymmeneen Maapallon massaa. Tähän mennessä on julkaistu kaikkiaan 12 mikrolinssiplaneettaa, käyttäen erilaisia havaintostrategioita.

[5] Tähtitieteilijät kartoittivat miljoonia tähtiä etsien mikrolinssi-ilmiöitä. Vain 3247 moista ilmiötä löydettiin vuosina 2002-2007 koska ilmiön havaisemisen vaatima täydellinen linjaan asettautuminen on erittäin harvinaista. Tilastolliset tulokset pääteltiin havainnoista ja niiden puuttumista 440 valokäyrän otoksessa.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tieteellisessä artikkelissa “One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations”, kirjoittajinaan A. Cassan et al. Artikkeli ilmestyy tiedejulkaisu Naturen numerossa 12.1.2012. Tutkimusryhmään kuuluvat A. Cassan (Institut dʼAstrophysique de Paris, Ranska [IAP]; ESO), D. Kubas (IAP), J.-P. Beaulieu (IAP), M. Dominik (University of St Andrews, Iso-Britannia), K. Horne (University of St Andrews), J. Greenhill (University of Tasmania, Australia), J. Wambsganss (Heidelberg University, Saksa), J. Menzies (South African Astronomical Observatory), A. Williams (Perth Observatory, Australia), U. G. Jørgensen (Niels Bohr -instituutti, Kööpenhamina, Tanska), A. Udalski (Warsaw University Observatory, Puola), M. D. Albrow (University of Canterbury, Uusi Seelanti), D. P. Bennett (University of Notre Dame, Notre Dame, USA), V. Batista (IAP), S. Brillant (ESO), J. A. R. Caldwell (McDonald Observatory, Fort Davis, USA), A. Cole (University of Tasmania), Ch. Coutures (IAP), K. Cook (Lawrence Livermore National Laboratory, USA), S. Dieters (University of Tasmania), D. Dominis Prester (University of Rijeka, Kroatia), J. Donatowicz (Technical University of Vienna, Itävalta), P. Fouqué (Université de Toulouse, Ranska), K. Hill (University of Tasmania), N. Kains (ESO), S. Kane (NASA Exoplanet Science Institute, Caltech, USA),  J.-B. Marquette (IAP), K. R. Pollard (University of Canterbury, Uusi Seelanti), K. C. Sahu (STScI, Baltimore, USA), C. Vinter (Niels Bohr -instituutti), D. Warren (University of Tasmania), B. Watson (University of Tasmania), M. Zub (Heidelberg University), T. Sumi (Nagoya University, Japani), M. K. Szymański (Warsaw University Observatory), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), I. Soszynski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), G. Pietrzyński (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO 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 Nature-tiedejulkaisussa
• Press release at STScI, Baltimore

Yhteystiedot

Arnaud Cassan
Institut d'Astrophysique de Paris
Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
Puh.: +33 1 44 32 80 00
Sähköposti: cassan@iap.fr

Daniel Kubas
c/o European Southern Observatory
Sähköposti: dkubas@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
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