Kunstenaarillustratie van een extrasolar planeet. Afbeelding tegoed: CfA. Klik om te vergroten.
Luister naar het interview: Microlens Planet Discovery (6.2 mb)
Of abonneer u op de podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Kun je me wat achtergrondinformatie geven over de planeet die je hebt helpen ontdekken?
Grant Christie: Er is nog een beetje analyse nodig om precies al zijn parameters te achterhalen, maar het is in de orde van ongeveer 15.000 lichtjaar verwijderd. Daar wordt nog aan gewerkt, de afstand. Het is een vrij enorme planeet, waarschijnlijk in de orde van grootte van ongeveer 2-3x de massa van Jupiter, en hij draait in een baan om ongeveer 3 astronomische eenheden verwijderd van zijn moederster. Het is niet bepaald een bekend object, maar als je het van dichtbij zou kunnen zien, zou het waarschijnlijk een beetje op Jupiter lijken. Het zou ongeveer 3 keer zwaarder zijn, maar niet veel groter omdat het door zijn zwaartekracht meer zou worden samengedrukt.
Fraser: De planeten die tot nu toe zijn ontdekt, bevinden zich binnen een paar honderd lichtjaren van de aarde. Hoe kon je er een vinden op 15.000 lichtjaar afstand, vooral met behulp van apparatuur in de achtertuin?
Christie: Met deze ontdekking zijn we slechts een onderdeel van een tandwiel in een wiel, we maken deel uit van een team, maar het gebruikte een methode die bekend staat als zwaartekracht microlensing. Dat klinkt als een mondvol, maar in wezen gebruikt het een ster als lens om een verder weg staande ster te vergroten. Dit werkt als de twee sterren precies op één lijn liggen zoals we ze vanaf de aarde zien. We hebben dus een situatie waarin we ergens in de halo - of de uitstulping - van de melkweg een verre ster hebben, misschien 20.000 lichtjaar van de aarde verwijderd. Toevallig is er tussen ons en die bijna precies een andere ster in lijn gekomen. De zwaartekracht van de tussenliggende ster werkt als een lens en versterkt het licht van de verder weg staande ster. We kunnen ze niet zien als twee sterren, ze zijn zo dicht bij elkaar en geen telescoop op aarde kan dat. Maar wat we zien is de vergroting, of de versterking van het licht van de verre ster terwijl het door die lens gaat. Dat is allemaal prima, momenteel worden er jaarlijks zo'n 600 van deze microlensing-evenementen gedetecteerd. Ze zijn op zichzelf niet zo ongewoon, maar het blijkt dat als je een planeet hebt die om de lensster draait - degene die tussen ons en de verder weg tussenbeide komt - die planeet de eigenschappen van de lens enorm verandert. Het verandert de lichtversterking enorm. Wat we doen, is simpelweg de helderheidsveranderingen van de lens meten terwijl deze twee sterren op één lijn komen te komen en dan uit de pas gaan. Het blijkt dat degene die we waarnamen, het licht werd vergroot door zoiets als 50x boven wat er was voordat de lensing begon. Dat levert vage sterren op die we normaal niet konden zien met een kleine telescoop binnen ons bereik. In het huidige geval bracht de versterking het op magnitude 18 in de visuele golflengten. Dat is bijna onze limiet, maar we hebben het nog steeds kunnen doen.
Fraser: Verwachtte je team bewijs van een planeet te vinden voordat je met waarnemingen begon, of was dat gewoon een gelukkig resultaat?
Christie: Het is grotendeels een gelukkig resultaat. Er is een team gevestigd in Chili, een Pools team van de universiteit van Warschau, verhuurd door professor Udalski, en hun taak, hun belangrijkste functie is het vinden van microlensing-evenementen. Ze volgen elke nacht miljoenen sterren op zoek naar sterren die gewoon lijken te stijgen in helderheid op een manier die je van een lens zou verwachten. Er zijn natuurlijk ook veel variabele sterren, die ze al in een tabel hebben opgenomen, dus die weten ze. Ze detecteren microlensing-gebeurtenissen. Ze detecteren er ongeveer 600 per jaar. Ze begonnen deze gebeurtenis rond 17 maart of daaromtrent te observeren en ze merkten op dat deze ster net begon op te fleuren - hij was nog nooit eerder opgehelderd - en ze volgden hem. Elke nacht terwijl ze een observatie maakten, leek het steeds helderder te worden, en naarmate dit proces vorderde, merkten ze dat het een bepaalde verhelderingscurve volgde die je zou verwachten van een microlensing-gebeurtenis, dus ze waren ervan overtuigd dat het een microlens. En toen we dichter bij april kwamen, begon het tekenen te vertonen dat het wegging van een puur eenvoudige lens die je alleen van een enkele ster zou krijgen; dat is een wiskundig gedefinieerde vorm en als de fotometrie goed is, kun je meestal zien of je een enkele lens hebt of niet. Rond 18 april merkten ze een aanzienlijk verschil op van dat eenvoudige lensmodel, dit zijn de jongens die het OGLE-team leiden. Ze gaven een waarschuwing die naar MicroFUN ging, een groep waarmee we zijn geassocieerd. Ze hebben geen Ohio State University meer, onder leiding van professor Andrew Gould. Vervolgens kregen we een melding dat het lijkt alsof er een anomolie is met deze microlensing-gebeurtenis; probeer het zoveel mogelijk te observeren. Dat is echt waar we onze observaties begonnen. Op dat moment was het vaag, maar het was nog steeds binnen het bereik van onze telescopen. We waren verrast dat het eigenlijk waarneembaar was. Ik had gedacht dat het te zwak was. Nu weet ik dat we veel zwakker kunnen werken dan ik eerder had gedacht. Rond 20 april was het bekend dat deze microlensing-gebeurtenis een sterke anomalie had, wat de term is die ze gebruiken, en we volgden het de volgende paar dagen - waarschijnlijk ongeveer 3-4 dagen. Het ging door een aantal zeer sterke afwijkingen die echt een teken waren dat er een planeet aanwezig was die deze afwijkingen veroorzaakte. De meeste van deze gebeurtenissen die je waarneemt - ik heb er nogal wat gedaan, waarschijnlijk 20 in ieder geval zelf - blijken een simpele lens te zijn, en er is helemaal niets verrassends aan. De opwinding van dit soort werk is dat je het gewoon niet weet, niemand weet wat je gaat vinden. Je begint een van deze microlensing-gebeurtenissen te volgen wanneer deze het maximum bereikt, en het is op het maximale punt, of er dichtbij, wanneer de maximale gevoeligheid voor een planeet zal zijn. We zijn er gewoon niet zo in geïnteresseerd om naar ze te kijken totdat je heel dicht bij dat maximum komt. En dat is wanneer de netwerken echt komen, de lichtcurve echt beginnen te verzadigen door ze te bedekken.
Fraser: Dus de sterren moeten heel mooi uitgelijnd zijn om het effect van de planeet zichtbaar te maken.
Christie: Ja, ze moeten bijna perfect zijn. Dat zorgt voor een zeer hoge versterking. Sommige van de lampen die we hebben bekeken, hebben versterkingen gehad waarbij het licht 800x wordt vergroot. Ze komen niet vaak voor, maar als je een dergelijke lens met een zeer hoge versterking krijgt, als de uitlijning bijna perfect is, dan zul je hoogstwaarschijnlijk een planeet vinden als die er is.
Fraser: Hoe gevoelig kan deze techniek zijn?
Christie: Sommige experts hebben gezegd dat als deze planeet niet groter was dan Jupiter, hij zo groot was als de aarde, deze waarnemingen hem nog steeds zouden hebben gedetecteerd. Ik weet dat er enige discussie is onder de academici in de teams, maar in het algemeen is dat waarschijnlijk een indicatie dat deze methode erg gevoelig kan zijn. En deze gebeurtenis was eigenlijk niet zo helder. We hebben degenen waargenomen die zo helder zijn opgekomen dat je ze kon zien in een kleine 6 ope telescoop.
Fraser: Dat is echter geweldig. Ik weet dat mensen verschillende technieken hebben besproken, zodat ze planeten ter grootte van een aarde kunnen zien die om andere sterren draaien, maar om te weten dat we nu een techniek beschikbaar hebben, is behoorlijk indrukwekkend. Ik wilde een beetje met je praten over hoe amateurs betrokken kunnen worden bij de ontdekkingen in de astronomie. Op welke manieren kunnen mensen betrokken raken?
Christie: Er zijn veel manieren om betrokken te raken bij observationele astronomie, maar als je het hebt over fotometrie, een maat voor de helderheid van sterren, heb je eigenlijk gewoon een telescoop nodig met zoveel diafragma als je je kunt veroorloven. Een behoorlijk soort montage en een CCD-beeldcamera. Voor minder dan $ 10.000 kun je een systeem opzetten dat zeer capabel is en eigenlijk heel nuttig kan zijn. Er zijn veel andere dingen die je kunt doen in observationele astronomie waarvoor je dat niet nodig hebt, maar om dit soort werk te doen, heb je dat nodig. We doen ander werk dan dit microlensing-werk, we meten ook de lichtveranderingen van objecten die cataclysmische variabele sterren worden genoemd. Dit zijn interessante objecten die veel flikkeren en van alles en nog wat, en we maken deel uit van een wereldwijd netwerk dat dat soort objecten volgt. Over het algemeen is de gemene deler het meten van de helderheid in de tijd van een ster of object. Dat heet fotometrie en dat is vooral wat we doen.
Fraser: Gefeliciteerd met de ontdekking van je team van deze nieuwe planeet en veel succes met je werk in de toekomst.
Christie: Je bent van harte welkom. Ik zou graag mijn eer willen betuigen aan mijn collega hier in Nieuw-Zeeland, Jennie McCormick, die de kleinste telescoop van allemaal gebruikt, meer dan duizend uur heeft gewerkt aan dit soort werk en de erkenning verdient voor haar inspanningen die zijn geleverd .
