VLBA vindt Planet Orbiting Small, Cool Star

[univers]

Afbeelding laat zien hoe de beweging van de ster rond het massamiddelpunt tussen hem en de planeet een "wiebeling" veroorzaakt in zijn beweging door de ruimte. Het vermogen van de VLBA om dit minuscule effect te detecteren, onthulde de aanwezigheid van de planeet.
Krediet: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Met behulp van de supersharp radio "visie" van de National Science Foundation's Very Long Baseline Array (VLBA) van de National Science Foundation , hebben astronomen een planeet ontdekt ter grootte van een Saturnus die dicht om een ​​kleine, koele ster 35 lichtjaar van de aarde draait. Dit is de eerste ontdekking van een extrasolaire planeet met een radiotelescoop met behulp van een techniek die uiterst nauwkeurige metingen van de positie van een ster aan de hemel vereist, en slechts de tweede ontdekking van de planeet voor die techniek en voor radiotelescopen.

De techniek is al lang bekend, maar blijkt moeilijk te gebruiken. Het gaat om het volgen van de werkelijke beweging van de ster in de ruimte, en vervolgens het detecteren van een minuscuul "wiebelen" in die beweging die wordt veroorzaakt door het zwaartekrachtseffect van de planeet. De ster en de planeet draaien om een ​​locatie die het zwaartepunt van beide vertegenwoordigt. De planeet wordt indirect onthuld als die locatie, het barycenter genoemd, ver genoeg verwijderd is van het centrum van de ster om een ​​wiebel te veroorzaken die door een telescoop kan worden gedetecteerd.

Deze techniek, de astrometrische techniek genoemd, zal naar verwachting bijzonder goed zijn voor het detecteren van Jupiter-achtige planeten in banen ver van de ster. Dit komt omdat wanneer een massieve planeet om een ​​ster draait, de schommeling die in de ster wordt geproduceerd, toeneemt met een grotere scheiding tussen de planeet en de ster, en op een gegeven afstand van de ster, hoe zwaarder de planeet, hoe groter de schommeling die wordt geproduceerd.

Vanaf juni 2018 en anderhalf jaar lang volgden de astronomen een ster genaamd TVLM 513–46546, een koele dwerg met minder dan een tiende van de massa van onze zon. Daarnaast gebruikten ze gegevens van negen eerdere VLBA-waarnemingen van de ster tussen maart 2010 en augustus 2011.

Uitgebreide analyse van de gegevens uit die tijdsperioden onthulde een veelbetekenend wiebelen in de beweging van de ster, wat de aanwezigheid aangeeft van een planeet die qua massa vergelijkbaar is met Saturnus, die eens per 221 dagen om de ster draait. Deze planeet staat dichter bij de ster dan Mercurius bij de zon.

Kleine, coole sterren zoals TVLM 513–46546 zijn het meest talrijke stellaire type in ons Melkwegstelsel, en velen van hen hebben kleinere planeten gevonden, vergelijkbaar met de aarde en Mars.

"Reuzenplaneten, zoals Jupiter en Saturnus, zullen naar verwachting zeldzaam zijn rond kleine sterren zoals deze, en de astrometrische techniek is het beste om Jupiter-achtige planeten in brede banen te vinden, dus we waren verrast om een ​​Saturnusachtige massa met een lagere massa te vinden planeet in een relatief compacte baan. We hadden verwacht een grotere planeet, vergelijkbaar met Jupiter, in een grotere baan te vinden ', zegt Salvador Curiel van de National Autonomous University of Mexico. "Het detecteren van de orbitale bewegingen van deze sub-Jupiter massa-planetaire metgezel in zo'n compacte baan was een grote uitdaging", voegde hij eraan toe.

Er zijn meer dan 4200 planeten ontdekt in een baan om andere sterren dan de zon, maar de planeet rond TVLM 513–46546 is slechts de tweede die wordt gevonden met behulp van de astrometrische techniek. Een andere, zeer succesvolle methode, de radiale snelheidstechniek genaamd, is ook afhankelijk van het zwaartekrachtseffect van de planeet op de ster. Die techniek detecteert de lichte versnelling van de ster, naar of weg van de aarde, veroorzaakt door de beweging van de ster rond het barycenter.

"Onze methode is een aanvulling op de radiale snelheidsmethode die gevoeliger is voor planeten die in dichte banen draaien, terwijl die van ons gevoeliger is voor massieve planeten in banen die verder van de ster verwijderd zijn," zei Gisela Ortiz-Leon van het Max Planck Institute for Radio Astronomy in Duitsland. “Inderdaad, deze andere technieken hebben slechts een paar planeten gevonden met kenmerken zoals planeetmassa, orbitale grootte en massa van gaststerren, vergelijkbaar met de planeet die we hebben gevonden. We denken dat de VLBA, en de astrometrie-techniek in het algemeen, veel meer vergelijkbare planeten zouden kunnen onthullen. ”

Een derde techniek, de transitmethode genaamd, is ook zeer succesvol en detecteert het licht dimmen van het licht van de ster wanneer een planeet ervoor voorbijgaat, gezien vanaf de aarde.

De astrometrische methode is succesvol geweest voor het detecteren van nabije dubbelstersystemen en werd al in de 19e eeuw erkend als een potentieel middel om extrasolaire planeten te ontdekken. In de loop van de jaren werden een aantal van dergelijke ontdekkingen aangekondigd en slaagden ze er vervolgens niet in verder onderzoek te overleven. De moeilijkheid was dat de door een planeet geproduceerde stellaire wobbel vanaf de aarde zo klein is dat het buitengewone precisie vereist bij de positiemetingen.

"De VLBA, met antennes gescheiden door wel 5000 mijl, voorzag ons van het grote oplossend vermogen en de extreem hoge precisie die nodig zijn voor deze ontdekking", zegt Amy Mioduszewski, van de National Radio Astronomy Observatory. "Bovendien gaven verbeteringen die zijn aangebracht aan de gevoeligheid van de VLBA ons de datakwaliteit die het mogelijk maakte om dit werk nu te doen," voegde ze eraan toe.

Curiel, Ortiz-Leon, Mioduszewski en Rosa Torres van de Universiteit van Guadalajara in Mexico, rapporteerden hun bevindingen in het Astronomical Journal .

De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc.

https://public.nrao.edu/news/vlba-finds-planet/