eso1837fi — Tutkimustiedote

Barnardin tähteä kiertävä supermaapallo

Red Dots -kampanja paljasti vakuuttavaa todistusaineistoa eksoplaneetasta kiertämässä Aurinkoa lähintä yksittäistä tähteä

14. marraskuuta 2018

Aurinkoa lähimmällä yksittäisellä tähdellä on vähintään 3.2 kertaa Maapallon massainen eksoplaneetta, niinkutsuttu supermaapallo. Yksi tähän mennessä suurimmista, ESO:n planeettoja metsästävä HARPS-havaintolaite mukaanlukien maailmanlaajuisesti teleskooppeja käyttäneistä havaintokampanjoista on paljastanut tämän himmeästi valaistun maailman. Hiljattain löydetty planeetta on Maata toiseksi lähin tunnettu eksoplaneetta. Barnardin tähti on yötaivaan nopeiten liikkuva tähti.

Vain 6 valovuoden etäisyydellä meistä sijaitsevaa Barnardin tähteä kiertämästä on havaittu planeetta. Tämä tänään julkaisusarjassa Nature julkaistussa tutkimusjulkaisussa ilmoitettu läpimurto on tulosta Red Dots ja CARMENES -projekteista, joiden etsintä paikallisista kiviplaneetoista on jo paljastanut lähintä naapuriamme, Proxima Centauria kiertävän uuden maailman.

Nimen Barnard's Star b saanut planeetta astuu nyt esiin Maata toiseksi lähimpänä tunnettuna eksoplaneettana [1]. Kerätty aineisto antaa ymmärtää, että planeetta saattaa olla supermaapallo, jonka massa on vähintään 3.2 kertaa Maan massa. Se kiertää emotähtetään noin 233 vuorokauden jaksolla. Barnardin tähti, planeetan emotähti on punainen kääpiö — viileä, matalamassainen tähti, joka vain himmeästi valaisee tätä hiljattain löydettyä maailmaa. Barnardin tähden valo tarjoaa planeetalle vain 2% energiasta, jonka Maa saa Auringosta.

Huolimatta suhteellisesta läheisyydestään emotähteensä, etäisyydellä vain 0.4 Maan etäisyyttä Auringosta, eksoplaneetta sijaitsee lähellä lumirajaa eli aluetta, jolla veden kaltaiset haihtuvat yhdisteet voivat tiivistyä kiinteäksi jääksi. Tämän jäätävän varjomaailman lämpötila saattaa olla –170℃, tehden siitä tuntemallemme elämälle epäsuotuisan.

Tähtitieteilijä E. E. Barnardin mukaan nimetty Barnardin tähti on Aurinkoa lähin yksittäinen tähti. SIinä missä tähti itsessään on muinainen — luultavasti kaksi kertaa Aurinkomme ikäinen — ja suhteellisen epäaktiivinen, sillä on myös kaikista tähdistä nopein näennäinen liike yötaivaalla [2]. Supermaapallon ovat yleisin Barnardin tähden kaltaisten vähämassaisten tähtien ympärille muodostuva planeettatyyppi, mikä antaa uskottavuutta tälle hiljattain löydetylle planeettaehdokkaalle. Lisäksi planeettojen muodostuksen nykyiset teoriat ennustavat, että lumiraja on ihanteellinen sijaintipaikka tällaisille planeetoille muodostua.

Aikaisemmat planeettaetsinnät Barnardin tähden ympäriltä ovat tuottaneet pettymyksiä. Tämä hiljattainen läpimurto oli mahdollinen vain yhdistämällä havaintoja useilta suuren tarkkuuden havaintolaitteilta, jotka on kiinnitetty teleskooppeihin joka puolella maailmaa [3].

"Hyvin huolellisen analyysin jälkeen me olemme 99% varmoja siitä, että siellä on planeetta," toteaa tutkimusryhmän johtava tiedemies, Ignasi Ribas (Institut de Ciències de l’Espai ja Institut d’Estudis Espacials de Catalunya Espanjassa). "Me jatkamme kuitenkin tämän nopeasti liikkuvan tähden havainnointia poissulkeaksemme mahdolliset, joskin epätodennäköiset tähden kirkkauden luonnolliset vaihtelut, jotka saattaisivat näyttää planeetalta."

Käytettyjen havaintolaitteiden joukossa olivat ESO:n kuuluisat planeettoja metsästävät HARPS- ja UVES-spektrografit. "HARPS oli välttämätön tälle projektille. Me yhdistimme arkistoitua havaintoaineistoa muilta tutkimusryhmiltä uusiin, päällekkäisiin havaintoihin Barnardin tähdestä eri laitteistoilta," kommentoi  Guillem Anglada Escudé (Lontoon Queen Mary University), tämän tuloksen takana olleen tutkimusryhmän toinen johtava tiedemies [4]. "Havaintolaitteiden yhdistäminen oli avain, jonka ansiosta saatoimme tarkistaa tuloksemme."

Tähtitieteilijät käyttivät Doppler-ilmiötä löytääkseen eksoplaneettaehdokkaan. Planeetan kiertäessä tähteään sen vetovoima saa tähden vaappumaan. Kun tähti liikkuu poispäin Maasta, sen spektri punasiirtyy eli siirtyy kohti pidempiä aallonpituuksia. Vastaavasti tähden valo siirtyy kohti lyhyempiä, sinisempiä aallonpituuksia tähden liikkuessa kohti Maapalloa.

Tähtitieteilijät hyödyntävät tätä ilmiötä mitatessaan tähteä kiertävän eksoplaneetan sen nopeuteen aiheuttamia muutoksia — hämmästyttävällä tarkkuudella. HARPS kykenee havaitsemaan vain 3.5 km/h muutoksia tähden nopeudessa. Tämä vastaa kävelyvauhtia. Tämä tapa metsästää eksoplaneettoja tunnetaan radiaalinopeusmenetelmänä eikä sitä ole milloinkaan ennen käytetty havaitsemaan vastaavanlaista supermaapalloeksoplaneettaa näin laajalla kiertoradalla tähden ympäri.

"Me käytimme havaintoja seitsemältä eri havaintolaitteelta, ulottuen 20 vuoden yli, mikä teki tästä yhden laajimmista ja kaikkein kattavimmista milloinkaan tarkkoihin radiaalinopeustutkimuksiin käytetyistä havaintoaineistoista," selittää Ribas. "Kaiken aineiston yhdistäminen johti kaikkiaan 771 mittaukseen, mikä on valtava määrä tietoa!"

"Me kaikki teimme hyvin kovasti töitä tämän läpimurron saavuttamiseksi," päättää Anglada-Escudé. "Tämä löytö on tulosta suuresta, kaikkialta maailmasta mukana olevien tutkimusryhmien panoksen käsittävästä yhteistyöstä, joka on järjestetty Red Dots -projektin puitteissa. Seurantahavainnot ovat jo käynnissä eri observatorioilla kautta koko maailman."

Lisähuomiot

[1] Ainoat Aurinkoa lähemmät tähdet muodostavat Alfa Centaurin kolmoistähtijärjestelmän. Vuonna 2016 ESO:n teleskooppeja ja muita laitteistoja käyttäneet tähtitieteilijät löysivät selviä todisteita planeetasta, joka kiertää tässä järjestelmässä Maata lähintä tähteä, Proxima Centauria. Kyseinen planeetta on hieman yli 4 valovuoden etäisyydellä Maasta ja sen löysi Guillem Anglada Escudén johtama tutkimusryhmä.

[2] Barnardin tähden kokonaisnopeus Auringon suhteen on noin 500 000 km/h. Tästä paahtavasta vauhdista huolimatta se ei ole tunnetuista tähdistä nopein. Se mikä saa tämän tähden liikkeen huomionarvoisaksi on se kuinka nopeasti se näyttää liikkuvan yötaivaalla Maasta katsottuna eli sen näennäisliike. Barnardin tähti kulkee Kuun halkaisijaa vastaavan matkan kunkin 180 vuoden aikana. Vaikka tämä ei tunnu paljolta, on se selvästi kaikista tähdistä suurin näennäisliike.

[3] Tässä tutkimuksessa käytetyt tutkimuslaitteistot olivat: ESO:n 3.6-metrin teleskoopin HARPS, ESO:n VLT:n UVES, Telescopio Nazionale Galileon HARPS-N, Keck 10-metrin teleskoopin HIRES, Carnegien Magellan 6.5-metrin teleskoopin PFS, Lick-observatorion 2.4-metrin teleskoopin APF ja Calar Alton observatorion CARMENES. Lisäksi havaintoja tehtiin Sierra Nevadan observatorion 90 cm teleskoopilla, SPACEOBS-observatorion 40 cm robottiteleskoopilla ja Montsec Astronomical Observatory (OAdM) -observatorion 80 cm Joan Oró -teleskoopilla.

[4] Tämän löydön taustatarinaa tutkaillaan tarkemmin tämän viikon ESOBlogissa.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "A super-Earth planet candidate orbiting at the snow-line of Barnard’s star", joka julkaistiin julkaisusarjassa Nature 15.11.

Tutkimusryhmään kuuluvat I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), M. Tuomi (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Iso-Britannia), A. Reiners (Institut für Astrophysik Göttingen, Saksa), R. P. Butler (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA), J. C. Morales (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), M. Perger (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), S. Dreizler (Institut für Astrophysik Göttingen, Saksa), C. Rodríguez-López (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanja), J. I. González Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias Espanja & Universidad de La Laguna, Espanja), A. Rosich (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), F. Feng (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Iso-Britannia), T. Trifonov (Max-Planck-Institut für Astronomie, Saksa), S. S. Vogt (Lick Observatory, University of California, USA), J. A. Caballero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanja), A. Hatzes (Thüringer Landessternwarte, Saksa), E. Herrero (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), S. V. Jeffers (Institut für Astrophysik Göttingen, Saksa), M. Lafarga (Institut de Ciències de l’Espai, Espanja & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanja), F. Murgas (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja & Universidad de La Laguna, Espanja), R. P. Nelson (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Iso-Britannia), E. Rodríguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanja), J. B. P. Strachan (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Iso-Britannia), L. Tal-Or (Institut für Astrophysik Göttingen, Saksa & School of Geosciences, Tel-Aviv University, Israel), J. Teske (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA & Hubble Fellow), B. Toledo-Padrón (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja & Universidad de La Laguna, Espanja), M. Zechmeister (Institut für Astrophysik Göttingen, Saksa), A. Quirrenbach (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Saksa), P. J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanja), M. Azzaro (Centro Astronómico Hispano-Alemán, Espanja), V. J. S. Béjar (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja & Universidad de La Laguna, Espanja), J. R. Barnes (School of Physical Sciences, The Open University, Iso-Britannia), Z. M. Berdiñas (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), J. Burt (Kavli Institute, Massachusetts Institute of Technology, USA), G. Coleman (Physikalisches Institut, Universität Bern, Sveitsi), M. Cortés-Contreras (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanja), J. Crane (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), S. G. Engle (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), E. F. Guinan (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, USA), C. A. Haswell (School of Physical Sciences, The Open University, Iso-Britannia), Th. Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Saksa), B. Holden (Lick Observatory, University of California, USA), J. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), H. R. A. Jones (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Iso-Britannia), A. Kaminski (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Saksa), M. Kiraga (Warsaw University Observatory, Puola), M. Kürster (Max-Planck-Institut für Astronomie, Saksa), M. H. Lee (Department of Earth Sciences and Department of Physics, The University of Hong Kong), M. J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanja), D. Montes (Dep. de Física de la Tierra Astronomía y Astrofísica & Unidad de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid, Espanja), J. Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, Ranska), A. Ofir (Department of Earth and Planetary Sciences, Weizmann Institute of Science. Israel), E. Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja & Universidad de La Laguna, Espanja), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja, & Consejo Superior de Investigaciones Científicas & Universidad de La Laguna, Espanja), S. Reffert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Saksa), A. Schweitzer (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Saksa), W. Seifert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Saksa), S. A. Shectman (The Observatories, Carnegie Institution for Science, USA), D. Staab (School of Physical Sciences, The Open University, Iso-Britannia), R. A. Street (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, USA), A. Suárez Mascareño (Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Sveitsi & Instituto de Astrofísica de Canarias Espanja), Y. Tsapras (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Saksa), S. X. Wang (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, USA) ja G. Anglada-Escudé (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Iso-Britannia & Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanja).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Irlanti, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Sähköposti: rareko@utu.fi

Pasi Nurmi
Tuorlan Observatorio
Piikkiö, Finland
Matkapuhelin: +358 440 121 971

Ignasi Ribas (Lead Scientist)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya and the Institute of Space Sciences, CSIC
Barcelona, Spain
Puh.: +34 93 737 97 88 (ext 933027)
Sähköposti: iribas@ice.cat

Guillem Anglada-Escudé
Queen Mary University of London
London, United Kingdom
Puh.: +44 (0)20 7882 3002
Sähköposti: g.anglada@qmul.ac.uk

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1837.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1837fi
Nimi:Barnard's Star b
Tyyppi:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Very Large Telescope
Instruments:HARPS
Science data:2018Natur.563..365R

Kuvat

Artist’s impression of the surface of a super-Earth orbiting Barnard’s Star
Artist’s impression of the surface of a super-Earth orbiting Barnard’s Star
Englanniksi
Artist’s impression of super-Earth orbiting Barnard’s Star
Artist’s impression of super-Earth orbiting Barnard’s Star
Englanniksi
Barnard’s Star in the constellation Ophiuchus
Barnard’s Star in the constellation Ophiuchus
Englanniksi
Widefield image of the sky around Barnard’s Star showing its motion
Widefield image of the sky around Barnard’s Star showing its motion
Englanniksi
The nearest stars to the Sun (infographic)
The nearest stars to the Sun (infographic)
Englanniksi

Videot

ESOcast 184 Light: Super-Earth Orbiting Barnard’s Star (4K UHD)
ESOcast 184 Light: Super-Earth Orbiting Barnard’s Star (4K UHD)
Englanniksi
Artist’s impression of Barnard’s Star and its super-Earth
Artist’s impression of Barnard’s Star and its super-Earth
Englanniksi
Exploring the surface of a super-Earth orbiting Barnard’s Star (Artist’s impression)
Exploring the surface of a super-Earth orbiting Barnard’s Star (Artist’s impression)
Englanniksi
Barnard’s Star in the Solar neighborhood
Barnard’s Star in the Solar neighborhood
Englanniksi

Katso myös