Spektrograf NEID pomaga potwierdzić pierwsze odkrycie planety astrometrycznej Gaia
Spektrograf NEID przeprowadził kluczowe obserwacje uzupełniające, aby potwierdzić istnienie jednej z najbardziej masywnych planet krążących wokół małomasywnej gwiazdy.
 |
| Wizja artystyczna planet Gaia-4b i Gaia-5b wokół swoich gwiazd macierzystych. Źródło: ESA/Gaia/DPAC/M. Marcussen |
Wykorzystując częściowo spektrograf NEID na 3,5-metrowym teleskopie WIYN w Narodowym Obserwatorium Kitt Peak Amerykańskiej Fundacji Narodowej, będącym programem NSF NOIRLab, zespół astronomów potwierdził istnienie egzoplanety Gaia-4b – jednej z najmasywniejszych znanych planet krążących wokół małomasywnej gwiazdy. Gaia-4b jest również pierwszą planetą wykrytą przez sondę Gaia przy użyciu techniki astrometrycznej.
NEID to wysoce precyzyjny spektrograf prędkości radialnych, który został zaprojektowany do pomiaru niezwykle niewielkich wahań pobliskich gwiazd przy użyciu efektu prędkości radialnych. Efekt ten wynika z wzajemnej siły grawitacyjnej między planetą a jej gwiazdą macierzystą, która powoduje, że pozycja gwiazdy zmienia się bardzo nieznacznie, gdy planeta porusza się wokół niej. Dzięki tym potężnym możliwościom, jednym z głównych celów naukowych NEID jest potwierdzanie kandydatów na egzoplanety znalezionych przez inne misje egzoplanetarne.
Jedną z misji uzupełniających NED jest sonda kosmiczna Gaia. Dzięki precyzyjnemu monitorowaniu pozycji i ruchów gwiazd w naszej Galaktyce, Gaia rewolucjonizuje nasze rozumienie wielu obszarów astrofizyki. Oczekuje się, że dzięki swojej wyjątkowej precyzji Gaia będzie w stanie wykryć tysiące egzoplanet na orbitach wokół pobliskich gwiazd.
W przeciwieństwie do metody prędkości radialnych stosowanej przez NEID, Gaia wykorzystuje technikę znaną jako astrometria do wykrywania ruchu gwiazd. Technika ta polega na pomiarze subtelnego ruchu gwiazd, gdy jest ona ciągnięta przez grawitację orbitującej planety, poprzez sprawdzenie, jak gwiazda porusza się w porównaniu z tłem lub pobliskimi gwiazdami.
Niedawno, w ramach najnowszego wydania danych Gaia, opublikowano listę gwiazd, które wydają się poruszać tak, jakby były ciągnięte przez egzoplanetę. Jednak ruch tych gwiazd niekoniecznie jest spowodowany przez planetę – powiedział Guðmundur Stefánsson, adiunkt na Uniwersytecie Amsterdamskim i główny autor artykułu opublikowanego w The Astrophysical Journal. Zamiast tego „gwiazda” może być parą gwiazd, które są zbyt blisko siebie, aby Gaia mogła je rozpoznać jako oddzielne obiekty. Niewielkie zmiany pozycji, które wydają się być spowodowane planetą, mogą w rzeczywistości wynikać z niemal idealnego zniesienia większych przesunięć pozycji obu gwiazd.
Aby wyeliminować te gwiazdy podwójne i znaleźć prawdziwe planety, konieczne jest przeprowadzenie dalszych obserwacji za pomocą spektroskopii. W tym celu zespół wykorzystał obserwacje z NEID i dwóch innych spektrografów: Habitable-zone Planet Finder (HPF) na 10-metrowym Hobby-Eberly Telescope w McDolnad Observatory w Teksasie oraz spektrograf FIES na 2,6-metrowym teleskopie Nordic Optical Telescope La Palmie.
Dzięki tym potężnym instrumentom zespół przeprowadził dalsze obserwacje 28 układów gwiazdowych z kandydatami na planety zidentyfikowanymi przez Gaia. Okazało się, że spośród 28 układów kandydujących 21 było fałszywie pozytywnych i w rzeczywistości były to układy podwójne – dwie gwiazdy krążące wokół wspólnego środka masy. Potwierdzili również, że jeden to układ z gwiazdą i brązowym karłem – obiekt o masie pomiędzy masami planet i gwiazd – a jeden to gwiazda posiadająca planetę olbrzymią.
Nowo odkryta egzoplaneta, nazwana Gaia-4b, ma okres orbitalny wynoszący 570 dni i masę 12 mas Jowisza i krąży wokół gwiazdy o masie 64% masy Słońca. Gaia-4b jest nie tylko pierwszą planetą kiedykolwiek wykrytą przez Gaia przy użyciu techniki astrometrycznej, której rozdzielenie orbitalne zostało w pełni potwierdzone, ale jest także jedną z najmasywniejszych znanych planet krążących wokół małomasywnej gwiazdy.
To ekscytujący czas zarówno dla NEID, jak i Gaia – powiedział Jayadev Rajagopa, naukowiec NSF NOIRLab i współautor artykułu. Gaia jest więcej niż spełnieniem obietnicy wykrywania planet towarzyszących gwiazdom z bardzo precyzyjną astrometrią, a NEID pokazuje, że jego długoterminowa precyzja prędkości radialnych jest w stanie wykryć planety o niskiej masie wokół tych gwiazd. Wraz z kolejnymi kandydatami na planety, które pojawiają się po przeanalizowaniu mniej więcej ostatniego roku danych, praca ta jest zwiastunem przyszłości, w której odkrycia planet i brązowych karłów przez Gaia będą musiały zostać potwierdzone lub odrzucone przez dane NEID.
Oprócz wykrycia Gaia-4b i Gaia-5b, autorzy przedstawiają pierwszy wgląd w fałszywie pozytywny wskaźnik astrometrycznego katalogu egzoplanet Gaia, który w ich próbie wynosi 30-80%. Podkreśla to znaczenie obserwacji naziemnych, takich jak te możliwe dzięki NEID, w potwierdzaniu kandydatów na planety w erze wykrywania planet Gaia.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
