Et team har netop opdaget en exoplanet ved hjælp af en ny metode, der er afhængig af Einsteins specielle relativitetsteori.
At opdage fremmede verdener er en betydelig udfordring, da de er små, svage og tæt på deres stjerner. De to mest produktive teknikker til at finde eksoplaneter er radial hastighed (på udkig efter vinglende stjerner) og transitter (på udkig efter dæmpende stjerner). Et team ved Tel Aviv University og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) har netop opdaget en exoplanet ved hjælp af en ny metode, der bygger på Einsteins specielle relativitetsteori.
”Vi leder efter meget subtile effekter. Vi havde brug for målinger af høj kvalitet af stjernernes lysstyrke, nøjagtige til et par dele pr. Million, ”sagde teammedlem David Latham fra CfA.
”Dette var kun muligt på grund af de udsøgte data, som NASA indsamler med Kepler-rumfartøjet,” tilføjede hovedforfatter Simchon Faigler fra Tel Aviv University, Israel.
Se større | Denne kunstners opfattelse viser, at Kepler-76b kredser om sin værtstjerne, som er tidligt fordrejet til en let fodboldform (overdrevet her for virkning). Planeten blev opdaget ved hjælp af BEER-algoritmen, som så efter lysstyrkeændringer i stjernen, når planeten kredser på grund af relativistisk BEaming, ellipsoide variationer og reflekteret lys fra planeten. Kredit: David A. Aguilar (CfA)
Selvom Kepler var designet til at finde transiterende planeter, blev denne planet ikke identificeret ved hjælp af transitmetoden. I stedet blev det opdaget ved hjælp af en teknik, der først blev foreslået af Avi Loeb fra CfA og hans kollega Scott Gaudi (nu ved Ohio State University) i 2003. (Tilfældigt udviklede de deres teori, mens de besøgte Institute for Advanced Study i Princeton, hvor Einstein engang arbejdede.)
Den nye metode ser efter tre små effekter, der forekommer samtidig, når en planet kredser rundt stjernen. Einsteins “strålende” virkning får stjernen til at lysne, når den bevæger sig mod os, trukket af planeten og dæmpes, når den bevæger sig væk. Lysningen skyldes, at fotoner “hoper sig op” i energi, såvel som lys bliver fokuseret i retning af stjernens bevægelse på grund af relativistiske effekter.
”Dette er første gang, at dette aspekt af Einsteins relativitetsteori er blevet brugt til at opdage en planet,” sagde medforfatter Tsevi Mazeh fra Tel Aviv University.
Holdet kiggede også efter tegn på, at stjernen blev strakt til en fodboldform ved tyngdekraftvande fra den kredsende planet. Stjernen ser lysere ud, når vi ser "fodbolden" fra siden på grund af mere synligt overfladeareal og svagere, når man ser det endeligt. Den tredje lille effekt skyldtes stjernelys reflekteret af planeten selv.
Når den nye planet blev identificeret, blev den bekræftet af Latham ved hjælp af observationer med radial hastighed samlet af TRES-spektrografen ved Whipple-observatoriet i Arizona og af Lev Tal-Or (Tel Aviv University) ved hjælp af SOPHIE-spektrograf ved Haute-Provence-observatoriet i Frankrig . Et nærmere kig på Kepler-dataene viste også, at planeten overgår sin stjerne, hvilket giver yderligere bekræftelse.
"Einsteins planet", formelt kendt som Kepler-76b, er en "hot Jupiter", der kredser om sin stjerne hver 1,5 dag. Dens diameter er omkring 25 procent større end Jupiter, og den vejer dobbelt så meget. Den kredser om en F-stjerne, der ligger omkring 2.000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus.
Planeten er tidligt låst til sin stjerne, viser altid det samme ansigt til den, ligesom Månen er tidligt låst til Jorden. Som et resultat kiler Kepler-76b ved en temperatur på ca. 3.600 grader Fahrenheit.
Se større | Denne grafik viser Kepler-76b's bane omkring en gul-hvid, F-stjerne beliggende 2.000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus. Selvom Kepler-76b blev identificeret ved hjælp af BEER-effekten (se ovenfor), blev det senere fundet at det udviste en græsningstransit, der krydsede kanten af stjernens ansigt set fra Jorden. Kredit: Dood Evan
Interessant nok fandt teamet stærke beviser for, at planeten har ekstremt hurtige jet-stream-vinde, der bærer varmen omkring sig. Som et resultat er det hotteste punkt på Kepler-76b ikke substellarpunktet ("høj middag"), men et sted, der modregnes med ca. 10.000 miles. Denne effekt er kun blevet observeret en gang før på HD 189733b og kun i infrarødt lys med Spitzer-rumteleskopet. Dette er første gang, optiske observationer viser tegn på fremmed jetstrømvind på arbejdet.
Selvom den nye metode ikke kan finde verdensstore verdener ved hjælp af nuværende teknologi, giver den astronomer en unik opdagelsesmulighed. I modsætning til søgninger på radialhastighed kræver det ikke spektrer med høj præcision. I modsætning til transitter kræver det ikke en præcis justering af planeten og stjernen set fra Jorden.
”Hver planetjagtteknik har sine styrker og svagheder. Og hver ny teknik, vi tilføjer til arsenalet, giver os mulighed for at undersøge planeter i nye regimer, ”sagde CfAs Avi Loeb.
Kepler-76b blev identificeret ved BEER-algoritmen, hvis forkortelse står for relativistiske BEaming, Ellipsoidale og Reflektions / emission modulationer. BEER blev udviklet af professor Tsevi Mazeh og hans studerende, Simchon Faigler, ved Tel Aviv University, Israel.
Avisen, der annoncerer denne opdagelse, er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal og er tilgængelig online.
via Harvard-Smithsonian CfA