Afbeelding tegoed: ESA
Astronomen van de Universiteit van Texas in Austin denken dat ze een goedkope manier hebben gevonden om naar planeten buiten het zonnestelsel te zoeken. Hoewel het proces waarschijnlijk de binnenplaneten zal vernietigen, zullen de buitenplaneten waarschijnlijk nog steeds in een baan rond de ster blijven. Het is bekend dat deze witte dwergen met een specifieke snelheid pulseren, dus de zwaartekracht van een planeet die rond de ster beweegt, zou deze pulsfrequentie met een minuut moeten beïnvloeden, wat detecteerbaar zou moeten zijn door goedkope op de aarde gebaseerde telescopen.
Universiteit van Texas in Austin Astronomen hebben een goedkope methode uitgevonden om te bepalen of andere zonnestelsels zoals die van ons bestaan.
Onder de meer dan 100 sterren waarvan nu bekend is dat ze planeten hebben, hebben astronomen weinig systemen gevonden die vergelijkbaar zijn met de onze. Het is onbekend of dit komt door technologische beperkingen of dat ons systeem echt een zeldzame configuratie is. De McDonald Observatory-astronomen? nieuwe zoekmethode gebruikt een telescoop uit het Depressietijdperk, gecombineerd met de huidige technologie.
Astronomen Don Winget en Edward Nather, afgestudeerde studenten Fergal Mullally en Anjum Mukadem, en collega's zijn op zoek naar de 'restjes' van zonnestelsels zoals de onze. Hun methode zoekt naar de stukjes van zo'n zonnestelsel nadat de ster is gestorven, door gebruik te maken van een eigenschap van oude, uitgebrande zonnen die 'witte dwergen' worden genoemd.
Astronomen van de Universiteit van Texas, Bill Cochran en Ted von Hippel, zijn ook betrokken, samen met S.O. Kepler van de Universidade Federal de Rio Grande dol Sul in Brazilië en Antonio Kanaan van de Universidade Federal de Santa Catarina in Brazilië.
Astronomen weten dat naarmate zonachtige sterren hun splijtstof opgebruiken, hun buitenste lagen zullen uitzetten en de ster een "rode gigantische" ster zal worden. Wanneer dit met de zon gebeurt, verwachten ze dat het binnen ongeveer vijf miljard jaar Mercurius en Venus zal inslikken, en misschien niet helemaal de aarde zal bereiken. Dan zal de zon haar buitenste lagen afblazen en zal ze een paar duizend jaar bestaan als een prachtige, piekerige planetaire nevel. De overgebleven kern van de zon zal dan een witte dwerg zijn, een dichte, dimmende sintel ter grootte van de aarde. En, belangrijker nog, het zal waarschijnlijk nog steeds in een baan om de buitenplaneten van ons zonnestelsel draaien.
Zodra een zonachtig systeem deze toestand bereikt, kan het team van Winget het mogelijk vinden. Hun methode is gebaseerd op meer dan drie decennia onderzoek naar de variabiliteit (dat wil zeggen veranderingen in helderheid) van witte dwergen. Begin jaren tachtig ontdekten astronomen van de Universiteit van Texas dat sommige witte dwergen in regelmatige uitbarstingen variëren of 'pulseren'. Meer recent ontdekten Winget en collega's dat ongeveer een derde van deze pulserende witte dwergen (PWD's) betrouwbaardere tijdwaarnemers zijn dan atoomklokken en de meeste milliseconde pulsars.
Deze pulsaties zijn de sleutel tot het detecteren van planeten. Planeten die in een baan rond een stabiele PWD-ster draaien, zullen de waarneming van zijn tijdwaarneming beïnvloeden, en lijken periodieke variaties te veroorzaken in de patronen van pulsen die van de ster komen. Dat komt omdat de planeet die rond de PWD draait, de ster ronddraait terwijl hij beweegt. De verandering in afstand tussen de ster en de aarde verandert de hoeveelheid tijd die het licht nodig heeft om door de pulsaties de aarde te bereiken. Omdat de pulsen zeer stabiel zijn, kunnen astronomen het verschil berekenen tussen de waargenomen en verwachte aankomsttijd van de pulsen en de aanwezigheid en eigenschappen van de planeet afleiden. (Deze methode is vergelijkbaar met de methode die werd gebruikt in de ontdekkingen van de zogenaamde "pulsarplaneten". Het verschil is dat niet wordt aangenomen dat de pulsar-metgezellen zich met hun sterren hebben gevormd, maar pas nadat die sterren in supernova's waren geëxplodeerd.)
“Deze zoektocht zal gevoelig zijn voor witte dwergen die aanvankelijk een tot vier keer zo zwaar waren als de zon, en zouden in staat moeten zijn om planeten binnen twee tot twintig AU van hun moederster te detecteren. Dit betekent dat we binnen de bewoonbare zone naar een aantal sterren zullen zoeken, 'zei Winget. (Een AU of astronomische eenheid is de afstand tussen de aarde en de zon.) 'In feite is het detecteren van Jupiter op afstand van Jupiter met deze techniek eenvoudig. Het is eendensoep, 'zei hij.
Makkelijk, maar niet snel. Buitenplaneten, die op grote afstand rond hun sterren draaien, kunnen er meer dan tien jaar over doen om één baan te voltooien. Daarom kan het vele jaren aan observaties duren om een planeet definitief om een witte dwerg te detecteren.
'Je moet lang zoeken naar een volledige baan,' zei Winget. 'Een halve baan of een derde van een baan zal ons vertellen dat daar iets aan de hand is. Maar voor een planeet op Jupiter's afstand is een halve baan nog steeds zes jaar. ' Winget voegde eraan toe dat voor deze methode 'Jupiter detecteren bij Uranus? afstand is makkelijker, maar duurt nog langer. ”
Voor de zoektocht naar de PWD-planeet bedacht Nather een gespecialiseerd nieuw instrument voor de 2,1 meter lange Otto Struve-telescoop van McDonald Observatory. Hij en Mukadam ontwierpen en bouwden het instrument, Argos genaamd, om de hoeveelheid licht te meten die afkomstig is van doelsterren. Argos is in het bijzonder een "CCD-fotometer"? een fotonteller die een ladinggekoppeld apparaat gebruikt om beelden op te nemen. Argos bevindt zich in het middelpunt van de Struve-telescoop en heeft geen andere optiek dan de 2,1 meter primaire spiegel van de telescoop. Kopieën van Argos worden nu gebouwd bij andere observatoria over de hele wereld.
Mullally zet de zoektocht naar planeten rond witte dwergen voort met Argos op de Struve-telescoop. Hij heeft 22 doelsterren, waarvan de meeste werden geïdentificeerd via de Sloan Digital Sky Survey. Wanneer het team veelbelovende planeetkandidaten met Argos vindt, volgen ze de Hobby-Eberly-telescoop (HET) van 9,2 meter bij McDonald Observatory.
"Als we grote planeten vinden die op grote afstand in een baan om de aarde draaien, is dat een goede aanwijzing dat er kleinere planeten dichterbij kunnen zijn. Wat je dan doet, is op dat doel beuken met de grootste telescoop waartoe je toegang hebt," zei Winget . De HET zal een preciezere timing van de pulsen van de PWD mogelijk maken, en dus kleinere planeten kunnen lokaliseren.
Deze zoektocht zal in staat zijn om soorten sterren te bestuderen die niet kunnen worden bestudeerd met de dopplerspectroscopie-methode? de meest succesvolle planeetzoekmethode tot nu toe? Zei Winget. Vanwege eigenaardigheden in de samenstelling van zonachtige sterren is de dopplerspectroscopiemethode niet erg gevoelig bij het zoeken naar planeten rond sterren die twee keer zo zwaar zijn als de zon. Ongeveer de helft van de sterren in Wingets studie zullen witte dwergen zijn die oorspronkelijk dit soort sterren waren. Om deze reden kan de PWD-studie bij McDonald een hulpmiddel zijn bij het scouten en beoordelen van doelen en het observeren van strategieën voor NASA-ruimtemissies die in de komende twee decennia zijn gepland, met name de Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder en Kepler-ruimtevaartuigen.
Dit onderzoek wordt gefinancierd door een NASA Origins-subsidie en een Advanced Research Project-subsidie van de staat Texas. Door financiering van het Texas Higher Education Agency zijn twee middelbare schoolonderwijzers (Donna Slaughter van Stony Point High School in Round Rock, Texas en Chris Cotter van Lanier High School in Austin) rechtstreeks bij dit onderzoek betrokken. Er zijn nu plannen aan de gang om deze betrokkenheid uit te breiden naar andere leraren en de leerlingen in hun klaslokalen door de wetenschap, wetenschappers en de sterrenwacht via internet rechtstreeks de klas in te brengen. Cotter en zijn collega's van Lanier High School zijn bij Mullally betrokken bij het testen van dit concept.
Oorspronkelijke bron: McDonald Observatory News Release
