30-årig stjerneundersøgelse afslører mysterier om galaksers gigantiske planeter

Nuværende og tidligere astronomer fra University of Hawaiʻi Institute for Astronomy (IfA) har afsluttet en massiv samarbejdsundersøgelse, der har til formål at afgøre, om de fleste solsystemer i universet ligner vores eget. Med hjælp fra W. M. Keck Observatory på Maunakea i Hawaiʻi, den 30-årige planetariske folketælling søgte at finde ud af, hvor kæmpeplaneter har tendens til at opholde sig i forhold til deres værtsstjerner.

I vores solsystem, de gigantiske planeter – Jupiter og Saturn – findes i de kølige ydre områder, mens mindre planeter har en tendens til at kredse tættere på Solen. Jorden lever i en mellemliggende tropisk zone, der er velegnet til liv, i en afstand af 1 AU (astronomisk enhed) fra Solen. Jupiter er omkring 5 AU fra Solen, og Saturn er på 9 AU. En AU, afstanden fra jorden til vores sol, er omkring 93 millioner miles.

"Dynamisk set, Jupiter og Saturn er VIP'erne - meget vigtige planeter - i solsystemet, " sagde IfA Parrent postdoc Lauren Weiss. "De menes at have formet samlingen af ​​de terrestriske planeter, potentielt hæmmer Mars' vækst og slyngeskyder vandførende kometer mod Jorden."

Vi er normale

Nye data viser, at gennemsnitlig, der er 14 kolde kæmpeplaneter pr. 100 stjerner i galaksen, så selvom solsystemet ikke er den mest almindelige type planetsystem i galaksen, det er godt repræsenteret. Antallet af gigantiske planeter opdaget omkring nærliggende stjerner tyder på, at milliarder af gigantiske planeter bor i Mælkevejsgalaksen.

Forskere fandt også ud af, at gigantiske planeter har en tendens til at ligge omkring 1 til 10 AU fra deres værtsstjerner, et for det meste iskoldt område placeret uden for disse stjerners tempererede zoner.

Forskerholdet omfattede Weiss, tidligere IfA kandidatstuderende BJ Fulton, og tidligere IfA-professor Andrew Howard, som nu er Caltech-professor i astronomi. Fulton, nu en stabsforsker ved Caltechs astronomicenter, modtog Astronomical Society of the Pacifics 2018 Robert J. Trumpler Award, anerkender sin ph.d. afhandling om fordelingen af ​​ekstrasolare planetmasser som usædvanlig vigtig for astronomi.

Den nye forskning er rapporteret i to tidsskriftsartikler, der er godkendt til offentliggørelse i Astrophysical Journal Supplement . Lee Rosenthal, en kandidatstuderende ved Caltech, der arbejder med Howard, er hovedforfatter af en undersøgelse, og Fulton er hovedforfatter af det andet papir.

Maunakea spiller en nøglerolle i dataindsamling

Forskere observerede 719 sollignende stjerner i mere end tre årtier, finde 177 planeter, inklusive 14, der blev nyopdaget. Planeterne har masser mellem en hundrededel og 20 gange Jupiters masse.

Projektet, kaldet California Legacy Survey, opstod i Golden State i 1990'erne; halvdelen af ​​dataene blev opnået ved hjælp af Keck Observatory's High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES). Det er den længste varighed af exoplanetundersøgelse til dato.

Rosenthal forklarer, at undersøgelsen var designet til at være upartisk ved omhyggeligt at udvælge tilfældige stjerner, "som om du kunne stikke din hånd i en pose med stjerner og trække en tilfældig planet ud." Arbejder på dette projekt som en del af sin ph.d. afhandling, Rosenthal siger, at det var "ydmygt at arbejde på et 30-årigt projekt, hvor nogle af dataene er ældre, end jeg er."

I vores solsystem, vi har også planeter, der er en smule mindre end Jupiter og Saturn, Uranus og Neptun, som er placeret ud over Saturn. California Legacy Survey er ikke følsom over for planeter i det størrelsesområde og på den afstand.

"Selvom vi ikke kan opdage mindre planeter, der ligner Neptun og Uranus, der er meget fjernt fra deres stjerner, vi kan udlede, at de store gasgiganter som Jupiter og Saturn er ekstremt sjældne i de yderste områder af de fleste exoplanetariske systemer, " forklarede Fulton.

"Denne undersøgelse er et godt udgangspunkt for fremtidige instrumenter, der er følsomme over for planeter på størrelse med Jorden, " sagde Howard, hvem leder et sådant banebrydende instrument, Keck Planet Finder, som forventes at blive sendt til Keck Observatory i 2022.

Samarbejdet omfattede forskere fra IfA, Caltech, og University of California, og primært brugte Keck Observatory og Shane og Automated Planet Finder teleskoperne ved Lick Observatory, nær San Jose, Californien.

Holdet planlægger at fortsætte med at gennemsøge data efter nye mønstre og spor for at hjælpe med at forstå karakteristika og dannelse af andre stjernesystemer, samt vores eget solsystem. De ser også frem til næste generations undersøgelser.

Det første papir i serien, ledet af Rosenthal, har titlen "The California Legacy Survey I. Et katalog over 177 planeter fra præcisionsovervågning af radial hastighed af 719 nærliggende stjerner over tre årtier." Det andet papir i serien, ledet af Fulton, har titlen "California Legacy Survey II. Forekomst af kæmpeplaneter ud over islinjen."