Chcesz poznać planetę? Poznaj najpierw jej matkę.. tzn. gwiazdę!

 

Powyższa grafika przedstawia różnicę mierzonej ilości promieniowania widzianej przez teleskopy naziemne z i bez rozmywającego wpływu ziemskiej atmosfery (górne dwa panele). Wszystkie cztery panele przedstawione są w tej samej skali. Źródło: NASA/Ames/W. Stenzel
Powyższa grafika przedstawia różnicę mierzonej ilości promieniowania widzianej przez teleskopy naziemne z i bez rozmywającego wpływu ziemskiej atmosfery (górne dwa panele). Wszystkie cztery panele przedstawione są w tej samej skali. Źródło: NASA/Ames/W. Stenzel

Jeżeli chodzi o egzoplanety, astronomowie doskonale wiedzą, że właściwości odkrywanych egzoplanet mogą znać tylko na tyle dobrze na ile dobrze znają właściwości gwiazdy wokół której owa planeta krąży. Co do rozmiarów planety – dokładne opisanie gwiazdy macierzystej może pozwolić nam oszacować czy planeta jest mała tak jak Ziemia czy wielka jak Jowisz.

Aby określić rozmiary egzoplanety – planety krążącej wokół gwiazdy innej niż Słońce – astronomowie potrzebują nie tylko informacji o średnicy jej gwiazdy macierzystej lecz także informacji o tym czy gwiazda jest pojedyncza, czy może ma bliskiego towarzysza. Kiedy uwzględnimy fakt, że ponad połowa gwiazd na niebie to w rzeczywistości nie pojedyncze gwiazdy a układy podwójne, to informacja o takiej właściwości wydaje się wyjątkowo kluczowa.

Jedną ze szczególnie interesujących i stosunkowo bliskich nam gwiazd jest TRAPPIST-1 – gwiazda która kilka miesięcy temu przykuła uwagę naukowców. Chcieli oni bowiem określić czy TRAPPIST-1, gwiazda wokół której krążą trzy małe, potencjalnie skaliste planety – z których jedna krąży w ekosferze wokół gwiazdy – jest gwiazdą pojedynczą czy też może posiada towarzysza. Jeżeli TRAPPIST-1 miałaby towarzysza, odkryte planety miałyby znacznie większe rozmiary, które przypominałyby lodowe olbrzymy takie jak Neptun.

Jeżeli egzoplaneta krąży wokół gwiazdy w układzie podwójnym, a astronomowie uważają, że zarejestrowali jedną gwiazdę, prawdziwy promień planety będzie większy niż wyjdzie to z obliczeń. Różnica rozmiaru planety może wahać się między 10% a nawet dwukrotnością obliczonego rozmiaru – w zależności od jasności gwiezdnego towarzysza gwiazdy macierzystej.

Aby potwierdzić lub zaprzeczyć teorii, że TRAPPIST-1 jest elementem układu podwójnego, Steve Howell, naukowiec z NASA Ames Research Center w Moffett Field w Kalifornii przeprowadził szczegółowe badania tej gwiazdy. Wykorzystując w swoich badania specjalną kamerę Differential Speckle Survey Instrument (DSSI), Howell wraz ze swoim zespołem zmierzył gwałtowne zaburzenia promieniowania emitowanego przez gwiazdę  spowodowane przez ziemską atmosferę, a następnie wprowadził na nie poprawkę. Powstałe w ten sposób wysokiej rozdzielczości zdjęcie potwierdziło, że promieniowanie emitowane jest przez jedną gwiazdę.

Potwierdzając, że w pobliżu TRAPPIST-1 nie znajduje się żadna inna gwiazda towarzysząca, zespół naukowców potwierdził nie tylko fakt, że to planety przechodzące na tle tarczy gwiazdy odpowiadają za okresowe spadki jej jasności lecz także fakt, że faktycznie mogą one być skalistymi planetami rozmiarem przypominającymi Ziemię.

„Wiedza o tym, że planeta typu ziemskiego, potencjalnie skalista krąży w ekosferze wokół gwiazdy znajdującej się zaledwie 40 lat świetlnych od Ziemi jest naprawdę ekscytująca,” mówi Howell. „System TRAPPIST-1 będzie bardzo szczegółowo badany z uwagi na fakt, że te tranzytujące egzoplanety stanowią aktualnie najlepszą szansę na charakteryzację atmosfery obcego świata.”

Instrument DSSI zainstalowany na 8-metrowym teleskopie Gemini South w Chile umozliwia astronomom wykonywanie zdjęć w najwyższej rozdzielczości dostępnej z pojedynczego teleskopu naziemnego. Bliskość TRAPPIST-1 umożliwiła astronomom dokładne przyjrzenie się temu układowi i jego planetom, które krążą bliżej swojej gwiazdy niż Merkury do Słońca.

Artykuł opisujący wyniki badań został opublikowany 13 września w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Zainteresowanie stosunkowo niedawno odkrytą gwiazdą TRAPPIST-1 i jej trzema planetami typu ziemskiego jest ogromne. W skali astronomicznej 40 lat świetlnych od Ziemi to zaledwie rzut kamieniem od Ziemi.

Kolejne szczegółowe pomiary tranzytów planetarnych w układzie TRAPPIST-1 rozpoczną się jeszcze w tym roku, kiedy to kosmiczny teleskop Kepler w ramach swojej misji K2 będzie precyzyjnie monitorował niewielkie zmiany promieniowania emitowanego przez gwiazdę przez okres 75 dni.

Obserwacje prowadzone za pomocą Keplera umożliwią wykonanie ekstremalnie precyzyjnych pomiarów kształtu tranzytu planety co z kolei pozwoli na dokładniejsze określenie promieni i okresów orbitalnych poszczególnych planet. Oprócz tego nowe obserwacje będą miały na celu poszukiwanie kolejnych planet krążących wokół TRAPPIST-1.

Źródło: NASA