Gemini Planet Imager analyserer 300 stjerner

I løbet af de sidste fire år har et instrument knyttet til et teleskop i de chilenske Andesbjerge – kendt som Gemini Planet Imager – har sat sit blik på 531 stjerner i jagten på nye planeter. Holdet, ledet af Stanford University, frigiver nu de første resultater fra første halvdel af undersøgelsen, offentliggjort 12. juni i The Astronomisk Tidsskrift .

Undersøgelsen afbildede seks planeter og tre brune dværge, der kredsede om disse 300 stjerner og tilbød nye detaljer om Jupiter-lignende planeter, som kunne påvirke teorier om, hvordan Jorden blev dannet og blev beboelig.

"I løbet af de sidste tyve år, astronomer har opdaget alle disse solsystemer, der er virkelig forskellige fra vores egne, " sagde Bruce Macintosh, professor i fysik ved Stanford ved School of Humanities and Sciences. "Spørgsmålet, som vi i sidste ende ønsker at forstå, er:Er der livbærende, Jordlignende planeter derude? Og en måde at besvare det på er ved at forstå, hvordan andre solsystemer dannes."

I modsætning til andre planetjagtteknikker, som er afhængige af at lede efter tegn på en planet – som virkningen af ​​dens tyngdekraft på moderstjernen – i stedet for selve planeten, Gemini Planet Imager tager direkte billeder, plukke den svage planet ud af skæret fra en stjerne en million gange lysere.

"De gigantiske planeter i vores eget solsystem lever mellem fem og 30 gange Jordens kredsløbsafstand, og for første gang undersøger vi et lignende område omkring andre stjerner, sagde Erik Nielsen, en forsker ved Kavli Instituttet for Partikelastrofysik og Kosmologi og hovedforfatter af papiret. "Det er ret spændende at kunne begynde at sammensætte en optælling af planeter, der er større end Jupiter i de ydre solsystemer af nogle af vores nabostjerner."

Måske et særligt system

De fleste andre teknikker undersøger de indre dele af solsystemer. Men Gemini Planet Imager fokuserer specifikt på exoplaneter, der er store, unge og langt væk fra stjernen, de kredser om. I vores solsystem, de ydre dele er hjemsted for de gigantiske planeter. Gemini Planet Imager hjælper forskerne med bedre at forstå, om andre solsystemer har planeter som Jupiter. Imidlertid, mens Gemini Planet Imager er en af ​​de mest følsomme planetbilleder, der er stadig objekter, der unddrager sig det, og de planeter, som dette hold i øjeblikket kan se, er dem, der er mere end dobbelt så store som Jupiter.

I første halvdel af undersøgelsen Gemini Planet Imager fandt færre exoplaneter, end forskerne forventede. Imidlertid, de exoplaneter, de så, bidrog til et af deres stærkeste resultater:hver eneste af de seks planeter kredsede om en stor, lysende stjerne - på trods af at planeter er nemmere at se i nærheden af ​​svage stjerner. Dette viser endegyldigt, at bredt kredsende kæmpeplaneter er mere almindelige omkring højmassestjerner, mindst 1,5 gange mere massiv end solen. I mellemtiden for sollignende stjerner, Jupiters større fætre er meget sjældnere end de små planeter, der blev opdaget tæt på deres stjerne ved missioner som NASAs Kepler.

"I betragtning af, hvad vi og andre undersøgelser har set indtil videre, vores solsystem ligner ikke andre solsystemer, " sagde Macintosh. "Vi har ikke så mange planeter pakket ind så tæt på solen, som de gør på deres stjerner, og vi har nu foreløbige beviser for, at en anden måde, hvorpå vi kan være sjældne, er at have den slags Jupiter-og- op planeter."

Selvom eksakt Jupiter-ækvivalente exoplaneter er lige uden for deres instrumenters rækkevidde, Ikke at finde en antydning af noget Jupiter-agtigt omkring disse 300 stjerner åbner muligheden for, at vores Jupiter er speciel.

Et andet resultat fra første halvdel af undersøgelsen er, at brune dværge - genstande større end planeter, men mindre end stjerner - er en meget forskellig befolkning fra planeter. Dette kan pege på en anden dannelsesmekanisme for denne klasse af objekter, tyder på, at brune dværge minder mere om fejlslagne stjerner end superstore planeter.

Kombineret med andre teknikker, dette papir udpeger en afstand fra en stjerne, hvor antallet af gigantiske planeter går fra stigende til faldende - på omkring fem til 10 astronomiske enheder (én astronomisk enhed er afstanden fra solen til Jorden).

"Regionen i midten kunne være det sted, hvor du med størst sandsynlighed vil finde planeter større end Jupiter omkring andre stjerner, Nielsen tilføjede, "hvilket er meget interessant, da det er her, vi ser Jupiter og Saturn i vores eget solsystem."

Alle tre hovedfund understøtter hypotesen om, at gigantiske planeter sandsynligvis dannes "bottom up" ved akkumulering af partikler omkring en fast kerne, hvorimod brune dværge sandsynligvis dannes "oppefra og ned" som et resultat af enorme gravitationelle ustabiliteter i skiven af ​​gas og støv, hvorfra et solsystem udvikler sig.

Arbejder sig vej til Jorden

Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES) observerede sin 531. og endelig, ny stjerne i januar 2019. Gemini Planet Imager-teamet arbejder nu på at gøre instrumentet mere følsomt over for mindre, køligere exoplaneter, der kredser tættere på deres sole. I mellemtiden undersøgelserne, der er i stand til indirekte at observere disse exoplaneter, flytter deres følsomhed udad. I en ikke alt for fjern fremtid, de to skulle mødes i rummets hjørner, hvor et solsystem som vores eget stadig kunne gemme sig. Uanset hvilket instrument er det første, der er i stand til direkte at se en jordlignende verden, Macintosh forestiller sig, at det vil være, i hvert fald delvist, en efterkommer af Gemini Planet Imager.

"Lige nu, vi ser disse planeter som uklare, røde klatter. En skønne dag, det bliver en sløret blå klat. Og den lille, lille bitte, fuzzy, blå klat bliver en jord, Macintosh sagde. "At komme til Jorden vil tage en rummission, der sandsynligvis er omkring 20 år væk. Men når den flyver, det vil bruge en spektrograf som den vi byggede og deformerbare spejle som det vi har og software med kodelinjer, som vi har skrevet."

Mere umiddelbart, GPIES-teammedlemmerne planlægger at offentliggøre yderligere resultater om undersøgelsen, herunder oplysninger, de indsamlede om atmosfæren på exoplaneter, de så, og afslutte med at analysere de data, der er opnået i løbet af anden halvdel af undersøgelsen.

"Jeg hjalp med at tage de første GPIES-planetsøgningsbilleder for fire et halvt år siden, " sagde Robert De Rosa, en forsker ved Kavli Instituttet for Partikelastrofysik og Kosmologi og medforfatter til papiret, som brugte mange nætter på at observere med Gemini Planet Imager i Chile og fjernt fra Stanford. "Det er bittersødt at se det nærme sig en ende."