Lehdistötiedote

Kadoksissa avaruudessa: erakkoplaneetta havaittu?

Orvoksi jäänyt planeetta saattaa auttaa selittämään kuinka planeetat ja tähdet muodostuvat

14. marraskuuta 2012

ESO:n VLT-teleskooppia ja Canada-France-Hawaii -teleskooppia käyttäneet tähtitieteilijät ovat tunnistaneet kappaleen, joka on hyvin todennäköisesti avaruudessa ilman tähteä ajelehtiva planeetta. Tämä on kiehtovin vapaasti ajelehtiva planeettaehdokas tähän mennessä ja noin 100 valovuoden etäisyydellä aurinkokuntaa lähin tällainen kohde. Sen suhteellinen läheisyys ja kirkkaan tähden puute sen lähistöltä ovat mahdollistaneet sen kaasukehän tutkimukset suurella tarkkuudella. Tämä kohde antaa tähtitieteilijöille myös ennakkomakua aurinkokunnan ulkopuolisia tähtiä kiertävistä eksoplaneetoista, joita tulevaisuuden havaintolaitteilla aiotaan havaita.

Vapaasti vaeltavat planeetat ovat planeettojen massaisia kohteita, jotka vaeltavat avaruuden halki ilman siteitä tähteen. Mahdollisia esimerkkejä tällaisista kohteista on havaittu ennenkin [1], mutta tuntematta niiden ikiä tähtitieteilijöiden on ollut mahdotonta tietää ovatko ne todella planeettoja vai ruskeita kääpiöitä eli "epäonnistuneita" tähtiä, joilta puuttuu massaa käynnistää ydinreaktiot, jotka saavat tähden loistamaan.

Tähtitieteilijät ovat kuitenkin nyt havainneet nimellä CFBDSIR2149 [2] varustetun kohteen, joka näyttäisi olevan osa lähellä sijaitsevaa nuorten tähtien virtausta, joka tunnetaan nimellä AB Doradus Moving Group. Tutkijat löysivät kohteen Canada-France-Hawaii -teleskoopilla tehdyistä havainnoista ja valjastivat ESO:n VLT-teleskoopin tehon tutkiakseen sen ominaisuuksia [3].

AB Doradus Moving Group on aurinkokuntaa lähin tällainen kohde. Sen tähdet ajelehtivat avaruuden halki yhdessä ja niiden ajatellaan muodostuneen samaan aikaan. Jos kohde assosioidaan tähän liikkuvaan ryhmään, ja siten se on nuori kohde, on mahdollista päätellä siitä paljon lisää, kuten sen lämpötila, massa ja mistä sen kaasukehä on tehty [4]. On myös olemassa pieni mahdollisuus, että assosiaatio liikkuvaan ryhmään on pelkkä sattuma.

Uuden kohteen ja liikkuvan ryhmän välinen linkki on ratkaiseva vihje, joka mahdollistaa tähtitieteilijöiden selvittää hiljattain havaitun kohteen ikä [5]. Tämä on ensimmäinen yksittäinen planeetanmassainen kohde, joka on milloinkaan havaittu liikkuvassa ryhmässä ja assosiaatio tähän ryhmään tekee siitä kiinnostavimman vapaasti ajelehtivan planeettakandidaatin, joka on tähän mennessä havaittu.

"Planeettojen etsiminen tähtiensä ympäriltä on kuin tutkisi tulikärpästä istumassa senttimetrin etäisyydellä etäisen auton tehokkaasta ajovalosta," sanoo Philippe Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Ranska), uuden tutkimuksen pääkirjoittaja. "Tämä läheinen vapaasti vaeltava kohde tarjosi mahdollisuuden tutkia tulikärpästä suurella tarkkuudella ilman, että auton häikäisevät valot sekoittaisivat kaiken."

CFBDSIR2149:n kaltaisten vapaasti vaeltavien kohteiden uskotaan muodostuvan joko normaaleiksi planeetoiksi, jotka singotaan ulos tähtijärjestelmistään, tai yksinäisiksi kohteiksi kuten pienimmät tähdet tai ruskeat kääpiöt. Kummassakin tapauksessa nämä kohteet ovat kiehtovia — joko planeettoina ilman tähtiään tai pikkuruisimpina mahdollisina kohteina sarjassa massiivisimmista tähdistä pienimpiin ruskeisiin kääpiöihin.

"Nämä kohteet ovat tärkeitä, sillä ne voivat joko auttaa meitä ymmärtämään lisää siitä kuinka planeetat saattavat sinkoutua planeettajärjestelmistään, tai kuinka hyvin kevyet kohteet voivat muodostua tähtienmuodostusprosessista," sanoo Philippe Delorme. "Jos tämä pieni kohde on planeetta, joka on singottu syntyjärjestelmästään, se loihtii mieleen hätkähdyttävän kuvan orvoista maailmoista, jotka ajelehtivat avaruuden tyhjyydessä."

Nämä maailmat saattavat olla yleisiä — ehkä yhtä lukuisia kuin normaalit tähdet [6]. Jos CFBDSIR2149 ei ole assosioitu ryhmään AB Doradus Moving Group, on ongelmallisempaa olla varma sen luonteesta ja ominaisuuksista ja se saattaa sittenkin luokittua pieneksi ruskeaksi kääpiöksi. Molemmat vaihtoehdot edustavat tärkeitä kysymyksiä planeettojen ja tähtien muodostumisesta ja käyttäytymisestä.

"Jatkotutkimusten pitäisi vahvistaa CFBDSIR2149 vapaasti vaeltavaksi planeetaksi," päättää Philippe Delorme. "Tätä kohdetta voisi käyttää mittapuuna VLT:lle asenettavan SPHERE-havaintolaitteen kaltaisten tulevaisuuden erityisten, suuren kontrastin kuvantamisjärjestelmien havaitsemien, vastaavankaltaisten eksoplaneettojen fysiikan ymmärtämisessä."

Lisähuomiot

[1] Lukuisia näiden planeettojen kaltaisia ehdokkaita on löytynyt ennenkin (vastaavine lehdistötiedotteineen ja julkaisuineen, kuten julkaisusarjoissa Science Magazine, Nature, Royal Astronomical Society). Näitä kohteita alettiin tuntea 1990-luvulta, kun tähtitieteilijät huomasivat, että oli vaikea määrittää missä oli ruskeiden kääpiöiden ja planeettojen massojen raja. Useat tuoreet tutkimukset ovat ehdottaneet, että näitä pieniä kappaleita saattaa olla galaksissamme suunnattomia määriä ja niiden määrä saattaa olla jopa kaksinkertainen pääsarjan tähtien lukumäärään nähden.

[2] Kohde tunnistettiin Canada-France Brown Dwarfs Survey (CFBDS) -kartoituksen infrapuna-alueen lisäosasta, joka on viileitä, ruskeita kääpiötähtiä etsivä projekti. Sitä kutsutaan myös nimellä CFBDSIR J214947.2-040308.9.

[3] Tutkimusryhmä havaitsi kohdetta CFBDSIR2149 sekä Havaijilla sijaitsevan Canada-France-Hawaii -teleskoopin WIRC-kameralla että ESO:n, Chilessä sijaitsevan NTT-teleskoopin SOFI-kameralla. Eri aikoina otetuista kuvista oli mahdollista mitata kohteen ominaisliike taivaalla ja sitä voitiin verrata AB Doradus Moving Group -ryhmän jäseniin. Kohteen kaasukehän yksityiskohtainen tutkimus tehtiin ESO:n Paranalin observatoriolla sijaitsevan VLT-teleskoopin X-shooter -spektrograafilla.

[4] Assosiaatio AB Doradus Moving Group -ryhmään rajaisi planeetan massan noin 4-7 Jupiterin massaan ja teholliseksi lämpötilaksi noin 430 astetta Celsiusta. Planeetan ikä olisi sama kuin liikkuvan ryhmän eli 50-120 miljoonaa vuotta.

[5] Ryhmän tilastollinen analyysi kohteen ominaisliikkeestä — sen sijainnin kulmamuutos taivaalla vuodessa — osoittaa 87% todennäköisyyttä sille, että kohde on assosioitu AB Doradus Moving Group -ryhmään, ja yli 95% todennäköisyyttä, että se on riittävän nuori ollakseen planeetanmassainen, mikä tekee siitä paljon todennäköisemmin erakkoplaneetan kuin pienen, "epäonnistuneen" tähden. Paljon etäisempiä vapaasti vaeltavia planeettakandidaatteja on löydetty aikaisemmin hyvin nuorissa tähtijoukoissa, mutta niitä ei ole voitu tutkia yksityiskohtaisesti.

[6] Nämä vapaasti vaeltavat kohteet voivat myös paljastaa läsnäolonsa kulkiessaan tähden editse. Taustan tähdestä meitä kohti tuleva valo taipuu ja vääristyy kohteen painovoiman vaikutuksesta saaden tähden yht'äkkiä ja hetkellisesti kirkastumaan prosessissa, jota kutsutaan mikrolinssi-ilmiöksi. OGLE:n kaltaiset Linnunradan mikrolinssikartoitukset ovat saattaneet havaita vapaasti vaeltavia planeettoja tällä tavoin (esimerkiksi tiedelehti Naturessa vuonna 2011 julkaistu Microlensing Experiment).

Lisätietoa

Tämän tutkimuksen tulokset esitettiin tutkimusjulkaisussa “CFBDSIR2149-0403: a 4-7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus?”, joka ilmestyy julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics 14. marraskuuta 2012.

Tutkimusryhmään kuuluvat P. Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Ranska [IPAG]), J. Gagné (Université de Montréal, Kanada), L. Malo (Université de Montréal, Kanada), C. Reylé (Université de Franche Comté, Ranska), E. Artigau (Université de Montréal, Kanada), L. Albert (Université de Montréal, Kanada), T. Forveille (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Ranska [IPAG]), X. Delfosse (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Ranska [IPAG]), F. Allard (Université Claude Bernard Lyon 1, Ranska), D. Homeier (Université Claude Bernard Lyon 1, Ranska).

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
• Valokuvia VLT-teleskoopista
• CFHT-teleskoopin lehdistötiedote
• Lisätietoja SPHERE:stä

Yhteystiedot

Philippe Delorme
IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble)
Grenoble, France
Puh.: +33 4 76 51 49 42
Sähköposti: philippe.delorme@obs.ujf-grenoble.fr

Jonathan Gagné
Université de Montréal
Montréal, Canada
Puh.: +1 514 343 6111 #3219
Sähköposti: jonathan.gagne@astro.umontreal.ca

Xavier Delfosse
IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble)
Grenoble, France
Puh.: +33 4 76 63 55 10
Sähköposti: xavier.delfosse@obs.ujf-grenoble.fr

Olivier Hernandez
Université de Montréal
Montréal, Canada
Puh.: +1 514 343 6111 #4681
Sähköposti: olivier@astro.umontreal.ca

Céline Reylé
Observatoire de Besançon
Besançon, France
Puh.: +33 3 81 66 69 01
Sähköposti: celine.reyle@obs-besancon.fr

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

Christian Veillet
Canada-France-Hawaii Telescope
Kamuela, Hawaii, USA
Puh.: +1 808 938 3905
Sähköposti: veillet@cfht.hawaii.edu

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