Mikrolenseringsundersøgelse antyder de mest almindelige ydre planeter sandsynligvis Neptunmasse

En ny statistisk undersøgelse af planeter fundet ved en teknik kaldet gravitationsmikrolensering tyder på, at Neptunmasseverdener sandsynligvis er den mest almindelige type planet, der dannes i de iskolde ydre områder af planetsystemer. Undersøgelsen giver den første indikation af de typer planeter, der venter på at blive fundet langt fra en værtsstjerne, hvor forskere formoder, at planeter dannes mest effektivt.

"Vi har fundet det tilsyneladende søde sted i størrelserne på kolde planeter. I modsætning til nogle teoretiske forudsigelser, vi udleder fra nuværende opdagelser, at de mest talrige har masser svarende til Neptun, og der ser ikke ud til at være den forventede stigning i antal ved lavere masser, "sagde forsker Daisuke Suzuki, en postdoktoral forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og University of Maryland Baltimore County. "Vi konkluderer, at Neptun-masseplaneter i disse ydre baner er omkring 10 gange mere almindelige end Jupitermasse-planeter i Jupiter-lignende baner."

Gravitationsmikrolensering drager fordel af lysbøjningseffekterne af massive objekter forudsagt af Einsteins generelle relativitetsteori. Det sker, når en forgrundsstjerne, linsen, tilfældigt flugter med en fjern baggrundsstjerne, kilden, set fra Jorden. Når linsestjernen driver langs i sin bane rundt om galaksen, justeringen skifter over dage til uger, ændring af kildens tilsyneladende lysstyrke. Det præcise mønster af disse ændringer giver astronomer ledetråde om linsestjernens natur, herunder alle planeter, den måtte være vært for.

"Vi bestemmer hovedsageligt planetens masseforhold til værtsstjernen og deres adskillelse, "sagde teammedlem David Bennett, en astrofysiker på Goddard. "For omkring 40 procent af mikrolenseringsplaneterne, vi kan bestemme massen af ​​værtsstjernen og derfor massen af ​​planeten. "

Mere end 50 exoplaneter er blevet opdaget ved hjælp af mikrolinsering sammenlignet med tusinder opdaget ved andre teknikker, såsom at detektere bevægelse eller dæmpning af en værtsstjerne forårsaget af tilstedeværelsen af ​​planeter. Fordi de nødvendige justeringer mellem stjerner er sjældne og forekommer tilfældigt, astronomer skal overvåge millioner af stjerner for de lysstyrkeændringer, der signalerer en mikrolinseringshændelse.

Imidlertid, mikrolinsering har et stort potentiale. Det kan opdage planeter hundredvis af gange mere fjernt end de fleste andre metoder, giver astronomer mulighed for at undersøge et bredt skår af vores Mælkevejs galakse. Teknikken kan lokalisere eksoplaneter ved mindre masser og større afstande fra deres værtsstjerner, og det er følsomt nok til at finde planeter, der flyder gennem galaksen på egen hånd, ubundet til stjerner.

NASAs Kepler- og K2 -missioner har haft en ekstraordinær succes med at finde planeter, der dæmper deres værtsstjerner, med mere end 2, 500 bekræftede opdagelser til dato. Denne teknik er følsom over for tæt på planeter, men ikke mere fjerne. Mikrolenseringsundersøgelser er komplementære, bedst sonderende de ydre dele af planetsystemer med mindre følsomhed over for planeter tættere på deres stjerner.

"Kombination af mikrolensering med andre teknikker giver os et klarere overordnet billede af planetens indhold i vores galakse, "sagde teammedlem Takahiro Sumi ved Osaka University i Japan.

Fra 2007 til 2012, gruppen Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), et samarbejde mellem forskere i Japan og New Zealand, udstedt 3, 300 advarsler, der informerer det astronomiske samfund om igangværende mikrolenseringsbegivenheder. Suzukis team identificerede 1, 474 godt observerede mikrolenseringshændelser, med 22, der viser klare planetariske signaler. Dette inkluderer fire planeter, der aldrig tidligere blev rapporteret.

For at studere disse begivenheder mere detaljeret, teamet inkluderede data fra det andet store mikrolinseringsprojekt, der opererede i samme periode, det optiske gravitationslinseringseksperiment (OGLE), samt yderligere observationer fra andre projekter designet til at følge op på MOA- og OGLE -advarsler.

Ud fra disse oplysninger, forskerne bestemte planternes frekvens i forhold til planetens og stjernens masseforhold samt afstandene mellem dem. For en typisk planetstjerne med omkring 60 procent solens masse, den typiske mikrolenseringsplanet er en verden mellem 10 og 40 gange Jordens masse. Til sammenligning, Neptun i vores eget solsystem har en ækvivalent masse på 17 jordarter.

Resultaterne indebærer, at kolde Neptun-masseverdener sandsynligvis vil være de mest almindelige typer af planeter ud over den såkaldte snelinie, det punkt, hvor vand forblev frosset under planetdannelse. I solsystemet, snegrænsen menes at have været placeret omkring 2,7 gange Jordens gennemsnitlige afstand til solen, placerer den i midten af ​​det store asteroide bælte i dag.

Et papir med detaljer om resultaterne blev offentliggjort i The Astrofysisk Journal den 13. december.

"Ud over snegrænsen, materialer, der var gasformige tættere på stjernen kondenserer til faste kroppe, øge mængden af ​​materiale til rådighed for at starte planetopbygningsprocessen, "sagde Suzuki." Det er her, vi synes, planetarisk dannelse var mest effektiv, og det er også den region, hvor mikrolinsering er mest følsom. "

NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), planlagt til lancering i midten af ​​2020'erne, vil foretage en omfattende mikrolenseringsundersøgelse. Astronomer forventer, at det vil levere masse- og afstandsbestemmelser af tusinder af planeter, færdiggøre arbejdet begyndt af Kepler og levere den første galaktiske folketælling af planetariske egenskaber.

NASAs Ames Research Center administrerer Kepler- og K2 -missionerne for NASA's Science Mission Directorate. Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien, styret Kepler mission udvikling. Ball Aerospace &Technologies Corporation driver flyvesystemet med støtte fra Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado i Boulder.

WFIRST administreres på Goddard, med deltagelse af JPL, Space Telescope Science Institute i Baltimore, Center for infrarød behandling og analyse, også i Pasadena, og et videnskabsteam bestående af medlemmer fra amerikanske forskningsinstitutioner over hele landet.