Pozasłoneczne układy
planetarne
"Istnieje nieskończona liczba
światów podobnych i niepodobnych do naszego."(Epikur, 341-270 p.n.e.)
"Nie może istnieć więcej światów jak
Setki milionów/miliardów galaktyk, w każdej
~ gwiazd. 10
11Aleksander Wolszczan
Używając radioteleskopu w Arecibo (Puerto Rico) odkrył w 1990r. 3 pierwsze planety, krążące
wokół pulsara PSR B1257+12 w konstelacji Panny. Rezultat opublikowany w 1992r.
Układ PSR B1257+12
Pulsar odległy od Ziemi o ok. 980 lat świetlnych.
10 6
1
~
Towarzysz Masa (MJ) Okres obiegu (dni) Półoś wielka (j.a.)
b 25,262 ± 0,003 0,19
c 0,013
66,5419 ± 0,0001 0,36
d 0,012 ±
0,0006 98,2114±0,0002 0,46
e ~1300 ~2,6
10 5
7
Temperatury: 266K, 193K, 169K, 70K
Jeżeli planety obiegają tak egzotyczne ciała, jak pulsary, to dlaczego nie mogłyby obiegać gwiazd podobnych do Słońca.
Oczekuje się istnienia pozasłonecznych systemów planetarnych krążących wokół gwiazd pojedynczych niż
wokół gwiazd podwójnych.
Jednakże to gwiazdy podwójne i systemy wielokrotne stanowią połowę gwiazd naszej galaktyki.
Do 30 kwietnia 2009r. potwierdzono istnienie 347 planet pozasłonecznych w 294 układach planetarnych (w tym w 37
wielokrotnych, z więcej niż jedną planetą).
Detekcja
• Bezpośredniej obserwacji;
• Przejściu planety przed tarczą gwiazdy (TEP);
• Dynamicznej perturbacji (wykorzystuje efekt Dopplera);
• Mikrosoczewkowaniu grawitacyjnemu;
Planety w pozasłonecznych systemach, świecąc światłem odbitym od swojej gwiazdy są miliardy razy bledsze od nich. Tego typu detekcja planet jest niezwykle wymagająca i trudna w
zrealizowaniu. Dlatego stworzone zostały inne techniki o wysokiej precyzji. Metody detekcji oparte są na:
Bezpośrednia obserwacja
Tego typu rejestracja planety jest możliwa w niektórych szczególnych przypadkach.
Masywne, młode globy emitują duże ilości promieniowania
podczerwonego, a jeśli znajdują się one odpowiednio daleko od macierzystych gwiazd, można zarejestrować ich światło.
Pozostaje wtedy tylko udowodnić, że została odkryta planeta, a nie brązowy karzeł.
Z pięciu zaobserwowanych tą metodą obiektów na pewno jeden okazał się planetą (2M1207b)
2M1207b
Pierwsza planeta pozasłoneczna, którą udało się
sfotografować.
Fotografia powstała poprzez złożenie trzech zdjęć wykonanych w zakresie bliskim podczerwieni za pomocą spektrografu NACO.
Okresowa Fotometria (TEP)
Transits of Extrasolar Planets.
Światło gwiazdy jest osłabione przez przejście orbitującej planety.
Zjawisko to powtarza się z okresem równym okresowi obiegu planety wokół gwiazdy. Najbardziej obiecująca i efektywna metoda
odkrywania planet, których wielkość jest porównywalna z Jowiszem.
Utrata jasności gwiazdy w momencie przejścia planety przed tarczą gwiazdy jest rzędu 0,01-1%, w zależności od rozmiarów gwiazdy i planety. Z kolei czas przejścia służy do wyznaczenia odległości od gwiazdy.
Technika ta daje możliwość wyznaczenia nie tylko masy, ale i
Przejście planety przed tarczą gwiazdy. Kolejne etapy przejścia wraz z obserwowaną zmianą jasności gwiazdy.
HD209458
Dynamiczna Perturbacja Gwiazdy
Duża masa planety oraz bliskość do gwiazdy macierzystej sprzyja skutecznemu zastosowaniu tej metody poszukiwania planet
pozasłonecznych. Gwiazda wraz ze swoją planetą (lub planetami) tworzy układ mas wzajemnie na siebie oddziałujących. Oba ciała (lub większa ich ilość) obiegają wspólny środek masy układu.
Gwiazda nie tylko kręci się wokół własnej osi, ale również przemieszcza się w
przestrzeni, raz zbliżając się do Ziemi, raz od niej oddalając. Taka wędrówka
powoduje, iż linie widmowe badanej gwiazdy raz przesuwają się w stronę
fioletu, a raz w stronę czerwieni, co znane jest jako efekt Dopplera
Przesunięcie linii widmowych
gwiazdy wraz z obiegającą ją planetą w dwóch przypadkach: gwiazdy
oddalającej się (większe długości fali) oraz przybliżającej się do obserwatora (mniejsze długości fali). Na
podstawie tych ruchów można
wywnioskować o względnych masach obu obiektów.
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne
Szczególny przypadek soczewkowania grawitacyjnego, w którym nie można rozdzielić wielokrotnych obrazów.
Najciekawsza technika odkrywania planet pozasłonecznych.
Zjawisko to polega na ugięciu światła odległych gwiazd, gdy na ich tle przesuwa się planeta, co prowadzi do chwilowego
pojaśnienia blasku.
Za soczewkowanie odpowiedzialne są gwiazdy oraz mniejsze zwarte obiekty, znajdujące się zwykle w około połowie drogi.
W 2005r. zespół OGLE doniósł o odkryciu w ten sposób planety typu ziemskiego (OGLE-2005-BLG-390Lb). Obecnie żadna inna metoda nie pozwala znajdować światów tak małych.
Do krzywej zmian blasku dopasowuje się model, dzięki czemu uzyskać można część interesujących parametrów.
Największy układ planetarny
W układzie planetarnym wokół gwiazdy 55 Cancri A (żółty karzeł, wraz z czerwonym karłem tworzą gwiazdę podwójną) w
gwiazdozbiorze Raka istnieje odkrytych 5 planet.
System oddalony od Ziemi o 41 lat świetlnych.
Zewnętrzna planeta to gazowy olbrzym.
Oczekuje się istnienia planety wielkości Ziemi w dużej przerwie.
