Lehdistötiedote

Hiljattain löydetty eksoplaneetta saattaa olla paras ehdokas etsittäessä merkkejä elämästä

Kivinen supermaapallo löydetty ylikulkumenetelmän avulla hiljaisen punaisen kääpiötähden elinkelpoiselta vyöhykkeeltä

19. huhtikuuta 2017

Punaista kääpiötähteä 40 valovuoden etäisyydellä Maapallosta kiertävä eksoplaneetta saattaa olla uusi haltija nimikkeelle "paras paikka etsiä elämän merkkejä aurinkokunnan ulkopuolella". Käyttäen ESO:n HARPS-havaintolaitetta La Sillalla ja muita teleskooppeja kautta koko maailman, kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä löysi himmeää tähteä LHS 1140 sen elinkelpoisella vyöhykkeellä kiertävän supermaapallon. Tämä maailma on hieman suurempi ja paljon massiivisempi kuin Maapallo ja se on luultavimmin säilyttänyt suurimman osan kaasukehäänsä. Tämä, sen tosiasian lisäksi, että se kulkee emotähtensä editse sitä kiertäessään, planeetta on yksi kiinnostavimmista kohteista tuleville kaasukehätutkimuksille. Tulokset ilmestyvät 20. huhtikuuta 2017 julkaisusarjassa Nature.

Vast'ikään havaittu Valaskalan tähdistössä (Cetus) sijaitseva supermaapallo LHS 1140b kiertää himmeän punaisen kääpiötähden LHS 1140 elinkelpoisella vyöhykkeellä [1]. Punaiset kääpiöt ovat paljon pienempiä ja viileämpiä kuin Aurinko ja vaikka LHS 1140b on kymmenen kertaa lähempänä tähteään kuin Maa Aurinkoa, se saa tähdestään vain puolet siitä auringonvalosta kuin Maa Auringolta ja sijaitsee keskellä elinkelpoista vyöhykettä. Kiertorata nähdään lähes suoraan sivulta Maapallolta katsottaessa ja koska eksoplaneetta kulkee tähtensä editse kerran kiertoradan aikana, se peittää hieman tähden valoa kerran 25 vuorokaudessa.

"Tämä on jännittävin eksoplaneetta, jonka olen nähnyt viimeisimmän vuosikymmenen aikana," kertoi pääkirjoittaja Jason Dittmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA). "Saatoimme tuskin toivoa parempaa kohdetta suorittaaksemme yhden tieteen suurimmista etsinnöistä: todisteita Maapallon ulkopuolisesta elämästä."

"Punaisella kääpiötähdellä vallitsevat olosuhteet ovat erityisen suotuisat. LHS 1140 pyörii akselinsa ympäri hitaammin ja säteilee vähemmän korkeaenergiaista säteilyä kuin muut vastaavankaltaiset pienimassaiset tähdet," selittää tutkimusryhmän jäsen Nicola Astudillo-Defru Geneven observatoriolta Sveitsistä [2].

Tuntemamme kaltaisen elämän olemassaolo edellyttää, että planeetan pinnalla tulee olla nestemäistä vettä ja sillä tulee olla kaasukehä. Kun punaiset kääpiöt ovat nuoria, niiden tiedetään säteilevän niitä kiertävien planeettojen kaasukehiä vahingoittavaa säteilyä. Tässä tapauksessa planeetan suuri massa tarkoittaa, että sen pinnalla on saattanut olla magmavaltameri miljoonien vuosien ajan. Tämä kiehuva laavavaltameri saattoi kiehuttaa höyryä kaasukehään vielä pitkään tähden rauhoituttua nykyiseen, tasaiseen säteilyynsä, täydentäen siten planeetan vesivarantoja.

Havainnon teki alunperin MEarth-kartoitus, joka havaitsi ensimmäiset merkit luonteenomaisesta valon notkahtamisesta eksoplaneetan kulkiessa tähden editse. ESO:n HARPS-havaintolaite (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) teki sitten ratkaisevat jatkohavainnot, jotka vahvistivat supermaapallon läsnäolon. HARPS auttoi myös tarkentamaan kiertoratajakson ja mahdollisti eksoplaneetan massan ja tiheyden määrittämisen [3].

Tähtitieteilijät arvioivat, että planeetan ikä on vähintään viisi miljardia vuotta. He päättelivät myös, että sen halkaisija on 1.4 kertaa Maapallon halkaisija — lähes 18 000 kilometriä. Sen massa on kuitenkin noin seitsemän kertaa Maan massaa suurempi ja siten sen tiheys on paljon suurempi. Tämä antaa ymmärtää, että eksoplaneetta koostuu luultavasti kivestä ja sillä on tiheä rautaydin.

Tämä supermaapallo saattaa olla tähän mennessä paras ehdokas tuleville, sen mahdollisen kaasukehän ominaisuuksia kartoittaville havainnoille. Kaksi tutkimusryhmän eurooppalaista jäsentä, Xavier Delfosse ja Xavier Bonfils molemmat Ranskan Grenoblen CNRS- ja IPAG-tutkimuslaitoksista, vetävät johtopäätöksen: "LHS 1140 -järjestelmä saattaa osoittautua vieläkin tärkeämmäksi kohteeksi tuleville elinkelpoisten vyöhykkeiden planeettojen tutkimuksille kuin Proxima b tai TRAPPIST-1. Tämä on merkittävä vuosi eksoplaneettalöydöille!" [4,5].

Erityisesti pian NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopilta tulevat havainnot saattavat määrittää tarkasti kuinka paljon suurienergiaista säteilyä sataa planeetalle LHS 1140b, ja siten en mahdollisuudet ylläpitää elämää voidaan rajata tarkemmin.

Kauempana tulevaisuudessa, kun ESO:n ELT-teleskoopin kaltaiset teleskoopit ovat toiminnassa, on luultavaa, että me kykenemme tekemään yksityiskohtaisia havaintoja eksoplaneettojen kaasukehistä ja LHS 1140b on poikkeuksellinen ehdokas tällaisille tutkimuksille.

Lisähuomiot

[1] Elinkelpoinen vyöhyke määritetään sellaisiksi kiertoradan etäisyyksiksi tähdestä, että planeetan lämpötila on sopiva, jotta sen pinnalla esiintyy nestemäistä vettä.

[2] Vaikka planeetta sijaitsee vyöhykkeellä, jolla tiedämme elämän mahdollisesti esiintyvän, se ei luultavasti tullut tälle vyöhykkeelle kuin vasta noin 40 miljoonaa vuotta punaisen kääpiötähden muodostumisen jälkeen. Tämän vaiheen aikana eksoplaneetta olisi ollut emotähtensä aktiivisen ja epävakaan menneisyyden kohteena. Nuori punainen kääpiö voi helposti riistää veden lähistöllään muodostuvan planeetan kaasukehästä, mikä johtaa samankaltaiseen hallitsemattomaan kasvihuoneilmiöön kuin Venuksella.

[3] Tämän vaivannäön ansiosta myös muita ylikulkuja havaittiin MEarth-kartoituksella niin, että tähtitieteilijät saattoivat varmistaa eksoplaneettahavainnon.

[4] Proxima Centauria kiertävä planeetta (eso1629) on paljon lähempänä Maapalloa, mutta se ei luultavasti kulje tähtensä editse, minkä johdosta on hyvin vaikea määrittää onko sillä kaasukehää.

[5] Toisin kuin TRAPPIST-1 -järjestelmässä (eso1706), mitään muita eksoplaneettoja ei ole löydetty kiertämästä tähteä LHS 1140. Useiden planeettojen järjestelmien oletetaan olevan yleisiä punaisten kääpiöiden ympärillä, joten on mahdollista, että muut eksoplaneetat ovat jääneet havaitsematta tähän asti, koska ne ovat liian pieniä.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa “A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star”, jonka kirjoittivat J. A. Dittmann et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 20. huhtikuuta 2017.

Tutkimusryhmään kuuluvat Jason A. Dittmann (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jonathan M. Irwin (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), David Charbonneau (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, Ranska), Nicola Astudillo-Defru (Observatoire de Genève, Sveitsi), Raphaëlle D. Haywood (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Zachory K. Berta-Thompson (University of Colorado, USA), Elisabeth R. Newton (MIT, USA), Joseph E. Rodriguez (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jennifer G. Winters (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Thiam-Guan Tan (Perth Exoplanet Survey Telescope, Australia), José-Manuel Almenara (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble - Université Grenoble-Alpes / CNRS, Ranska; Observatoire de Genève, Sveitsi), François Bouchy (Aix Marseille Université, Ranska), Xavier Delfosse (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, Ranska), Thierry Forveille (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Ranska), Christophe Lovis (Observatoire de Genève, Sveitsi), Felipe Murgas (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, Ranska; IAC, Espanja), Francesco Pepe (Observatoire de Genève, Sveitsi), Nuno C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço ja Universidade do Porto, Portugali), Stephane Udry (Observatoire de Genève, Sveitsi), Anaël Wünsche (CNRS/IPAG, Ranska), Gilbert A. Esquerdo (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), David W. Latham (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA) ja Courtney D. Dressing (Caltech, USA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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 yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu julkaisusarjassa Nature
• Valokuvia La Sillasta
• Lisätietoja HARPS-havaintolaitteesta

Yhteystiedot

Jason Dittmann
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Sähköposti: jdittmann@cfa.harvard.edu

Nicola Astudillo-Defru
Geneva Observatory - Université of Geneva
Geneva, Switzerland
Sähköposti: nicola.astudillo@unige.ch

Xavier Bonfils
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS
Grenoble, France
Sähköposti: xavier.bonfils@univ-grenoble-alpes.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Megan Watzke
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Puh.: +1 617-496-7998
Sähköposti: mwatzke@cfa.harvard.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

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1712.