Nowe wyniki z należącego do ESO łowcy planet HARPS pokazują, że skaliste planety niewiele większe od Ziemi są bardzo powszechne w strefach nadających się do zamieszkania w pobliżu słabych czerwonych gwiazd. Międzynarodowy zespół naukowców szacuje, że istnieją dziesiątki miliardów takich planet w całej Drodze Mlecznej i prawdopodobnie około stu w najbliższym sąsiedztwie Słońca. To pierwszy bezpośredni pomiar częstotliwości występowania superziem wokół czerwonych karłów, które stanowią około 80% gwiazd Drogi Mlecznej.
Ogłoszono właśnie pierwsze bezpośrednie oszacowanie liczby małomasywnych planet wokół czerwonych karłów. Dokonał tego międzynarodowy zespół naukowców używający do obserwacji spektrografu HARPS, pracującego na 3,5-metrowym teleskopie w Obserwatorium ESO La Silla w Chile [1]. Inne niedawne wyniki (eso1204) pokazujące, że planety są w naszej galaktyce powszechne, zostały uzyskane za pomocą innej metody, która nie była czuła na tę ważną klasę egzoplanet.
Zespół HARPS poszukuje planet pozasłonecznych okrążających najbardziej powszechny rodzaj gwiazd w Drodze Mlecznej – czerwone karły (znane także jako karły typu M [2]). Gwiazdy te są słabe i chłodne w porównaniu do Słońca, ale bardzo powszechne i długotrwałe, dzięki czemu stanowią 80% wszystkich gwiazd w Galaktyce.
„Nasze nowe obserwacje za pomocą instrumentu HARPS oznaczają, że około 40% wszystkich czerwonych karłów ma superziemie okrążające je w strefach zamieszkiwanych, w których na powierzchni planet może istnieć woda w stanie ciekłym” mówi Xavier Bonfils (IPAG, Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble, Francja), kierownik zespołu. „Ponieważ czerwone karły są tak powszechne – jest ich w Drodze Mlecznej około 160 miliardów – prowadzi nas to do zaskakującego wyniku, że istnieją dziesiątki miliardów tego typu planet w naszej galaktyce.”.
W ciągu 6 lat zespół HARPS sprawdził starannie wybraną próbkę 102 czerwonych karłów na niebie południowym. Znaleziono łącznie dziewięć superziem (planet o masach pomiędzy jedną, a dziesięcioma masami Ziemi), w tym dwie znajdujące się wewnątrz stref nadających się do zamieszkania wokół gwiazd Gliese 581 (eso0915) i Gliese 667 C. Astronomowie byli w stanie oszacować jak masywne są to planety i na ile daleko od gwiazdy położone są ich orbity.
Łącząc wszystkie dane, w tym obserwacje gwiazd nie posiadających planet, i poszukując ułamka istniejących planet, które mogły zostać odkryte, zespół był wstanie ustalić jak często wokół czerwonych karłów występują różne rodzaje planet. Okazało się, że częstotliwość występowania superziem [3] w strefach zamieszkiwanych wynosi 41%, w przedziale od 28% do 95%.
Z drugiej strony, bardziej masywne planety, podobne do Jowisza i Saturna w naszym Układzie Słonecznym, rzadko są odkrywane w pobliżu czerwonych karłó1). Można spodziewać się, że mniej niż 12% czerwonych karłów ma olbrzymie planety (o masach od 100 do 1000 mas Ziemi).
Ponieważ blisko Słońca znajduje się wiele czerwonych karłów, nowe oszacowania oznaczają, że prawdopodobnie około stu superziem w strefach zamieszkiwanych znajduje się w sąsiedztwie Słońca w odległościach mniejszych niż około 30 lat świetlnych [4].
„Strefa zamieszkiwalna wokół czerwonego karła, w której temperatura jest odpowiednia do tego, aby na powierzchni planety istniała woda w stanie ciekłym, znajduje się znacznie bliżej gwiazdy niż odległości Ziemi od Słońca” mówi Stephane Udry (Geneva Observatory oraz członek zespołu). „Wiadomo jednak, że u czerwonych karłów występują erupcje albo flary, które mogą skąpać planety w promieniowaniu rentgenowskim lub ultrafioletowym, co uczyniłoby życie na nich mniej prawdopodobnym.”
Jedna z planet odkrytych przez przegląd HARPS dotyczący czerwonych karłów, to Gliese 667 Cc [5]. Jest to druga planeta w tym układzie potrójnym gwiazd (zobacz eso0939, aby poznać pierwszą) i wydaje się być usytuowana blisko środka strefy zamieszkiwanej. Mimo, że planeta ma ponad cztery masy Ziemi, jest najbliższą bliźniaczką naszej planety odnalezioną do tej pory i prawie na pewno posiada warunki odpowiednie do istnienia na powierzchni wody w stanie ciekłym. Jest to druga superziemia wewnątrz strefy zamieszkiwanej wokół czerwonego karła odkryta w przeglądzie HARPS. Pierwszą była Gliese 581d, o której poinformowano w roku 2007, a potwierdzono jej istnienie w 2009 roku.
„Teraz, gdy wiemy, że istnieje wiele superziem wokół pobliskich czerwonych karłów, powinniśmy zidentyfikować więcej z nich za pomocą spektrografu HARPS i przyszłych instrumentów. Niektóre z tych planet mogą przechodzić na tle swoich gwiazd – otwiera to ciekawą możliwość badania atmosfer planet i poszukiwania oznak istnienia życia” podsumowuje Xavier Delfosse, inny członek zespołu (eso1210).
Uwagi
[1] HARPS mierzy prędkość radialną gwiazdy z nadzwyczajną precyzją. Planeta na orbicie wokół gwiazdy powoduje, że gwiazda regularnie porusza się w tę i z powrotem w kierunku obserwatora na Ziemi. Z powodu efektu Dopplera ta zmiana prędkości radialnej powoduje przesunięcie widma gwiazdy w stronę fal dłuższych, gdy oddala się od nas (co jest zwane przesunięciem ku czerwieni) oraz przesunięcie w stronę fal krótszych (przesunięcie ku fioletowi, inaczej przesunięcie ku niebieskiemu), gdy się zbliża. Tego rodzaju niewielkie zmiany w widmie gwiazdy mogą być mierzone za pomocą bardzo precyzyjnego spektrografu, takiego jak HARPS, a następnie wykorzystywane do wydedukowania obecności planety.
[2] Te gwiazdy zwane są karłami typu M, ponieważ mają typ widmowy M. Jest to najchłodniejszy z siedmiu typów w najprostszym schemacie klasyfikacji gwiazd, zgodnie z malejącą temperaturą i wyglądem ich widm.
[3] Planety o masach pomiędzy jedną, a dziesięcioma masami Ziemi, zwane są superziemiami. W Układzie Słonecznym nie ma takich planet, ale wydaje się, że są powszechne w pobliżu innych gwiazd. Odkrywanie takich planet w strefach zamieszkiwanych wokół ich gwiazd jest bardzo ekscytujące, ponieważ – jeżeli planeta jest skalista i posiada wodę, tak jak Ziemia – może potencjalnie być siedliskiem życia.
[4] Astronomowie używają dziesięciu parseków jako definicji “blisko”. Odpowiada to odległości 32,6 lat świetlnych.
[5] Nazwa oznacza, że planeta jest drugą w kolejności odkrycia (c), okrążającą trzeci składnik (C) układu potrójnego gwiazd Gliese 667. Jasne składniki Gliese 667 A oraz B będą dominować na niebie Gliese 667Cc. Odkrycie Gliese 667 Cc zostało niezależnie ogłoszone przez Guillema Anglada-Escude’a ze współpracownikami w lutym 2012 r., prawie dwa miesiące po tym, jak elektroniczny preprint Bonfils et al. ukazał się on-line. To potwierdzenie planet Gliese 667 Cb oraz Cc przez Anglada-Escude’a ze współpracownikami, w dużej mierze bazuje na obserwacjach HARPS-a oraz przetwarzaniu danych zespołu europejskiego, który udostępnił dane publicznie za pomocą archiwum ESO.
Tłumaczenie: Krzysztof Czart
