Skriveni div u svemiru: Prepoznata egzoplaneta Gaja-4b, prva potvrđena astrometrijskom tehnikom

Astronomi su otkrili i potvrdili postojanje egzoplanete Gaja-4b, jednog od najmasivnijih svetova koji orbitiraju oko zvezda male mase. Ova planeta je prva koja je u potpunosti i nezavisno potvrđena pomoću astrometrijske tehnike svemirske letelice Gaja Evropske svemirske agencije (ESA). Otkriće je dodatno potvrđeno pomoću spektrografa NEID, postavljenog na teleskop WIYN u Nacionalnoj opservatoriji Kitt Peak u Arizoni, piše SciTech Daily.

Ovo otkriće predstavlja prekretnicu u potrazi za egzoplanetama, jer pokazuje kako se kombinacijom svemirskih misija i naprednih teleskopskih instrumenata sa Zemlje može razjasniti koji kandidati su prave planete, a koji su zapravo binarne zvezde ili drugi astronomski objekti.

Preporučujemo

Gaja-4b je masivna egzoplaneta sa masom 12 puta većom od mase Jupitera, a kruži oko zvezde koja ima samo 64% mase Sunca. Njena orbita traje 570 dana. Ovakav odnos mase planete i njene matične zvezde predstavlja retkost, jer džinovske planete obično orbitiraju oko većih zvezda.

Najvažniji aspekt ovog otkrića jeste činjenica da je Gaja-4b prva egzoplaneta otkrivena i potvrđena pomoću astrometrijske tehnike misije Gaja. Astrometrija podrazumeva precizno merenje položaja zvezda i praćenje njihovog pomeranja usled gravitacionog uticaja nevidljivih saputnika, planeta ili drugih zvezda.

Gaja-4b nije jedini kandidat iz Gaja podataka – istraživači su analizirali 28 zvezdanih sistema, ali se ispostavilo da je čak 21 slučaj bio lažno pozitivan, odnosno binarne zvezde, a jedan kandidat je bio smeđi patuljak – objekat između zvezda i planeta po masi i karakteristikama.

Otkriće egzoplanete Gaja-4b rezultat je rada nekoliko naučnih timova koji su kombinovali podatke iz različitih izvora kako bi eliminisali mogućnost greške.

Svemirski teleskop Gaja dizajniran je da precizno meri položaje i kretanja zvezda u našoj galaksiji. Njegova astrometrijska tehnika omogućava da se primeti i najmanje pomeranje zvezde izazvano gravitacionim uticajem skrivenih objekata. Ovaj metod detekcije razlikuje se od metoda radijalne brzine, koji meri oscilacije zvezda izazvane gravitacionim povlačenjem planeta.

U okviru najnovijeg izdanja podataka misije Gaja, objavljen je spisak zvezda koje pokazuju znake prisustva nevidljivih saputnika. Ova lista nazvana je Gaia AStrometric Objects of Interest (Gaia-ASOIs). Međutim, sama činjenica da se zvezda pomera nije dovoljna da bi se potvrdilo prisustvo planete.

- Međutim, kretanje ovih zvezda nije nužno uzrokovano planetom. Umesto toga, zvezda može biti par zvezda koje su preblizu da bi ih Gaja prepoznala kao odvojene objekte. Minimalne promene u položaju, koje deluju kao da su uzrokovane planetom, zapravo mogu biti rezultat gotovo savršenog poništavanja većih pomeranja binarne zvezde - objašnjava Gudmundur Stefanson, profesor na Univerzitetu u Amsterdamu i glavni autor rada objavljenog u časopisu The Astrophysical Journal, i dodaje:

Zbog toga je bilo neophodno dodatno istraživanje pomoću drugih metoda kako bi se razjasnilo koji kandidati su prave egzoplanete.

Da bi potvrdili koje su egzoplanete stvarne, naučnici su koristili spektroskopske metode i teleskope na Zemlji. Ključnu ulogu odigrao je NEID spektrograf, koji se nalazi na teleskopu WIYN prečnika 3,5 metara u Nacionalnoj opservatoriji Kitt Peak u Arizoni.

NEID je instrument visoke preciznosti, finansiran od strane NASA-e i Nacionalne fondacije za nauku (NSF), a dizajniran je za merenje oscilacija zvezda usled gravitacionog povlačenja planeta. Ovaj metod, poznat kao radijalna brzina, omogućava da se izmeri koliko zvezda poskakuje zbog nevidljivog saputnika.

Pored NEID-a, naučnici su koristili još dva spektrografa, Habitable-zone Planet Finder (HPF), koji se nalazi na 10-metarskom teleskopu Hobby Eberly u McDonald opservatoriji u Teksasu i FIES spektrograf, koji se nalazi na 2,6-metarskom teleskopu Nordic Optical Telescope na La Palmi na Kanarskim ostrvima.

Kombinovanjem podataka iz ovih instrumenata, tim istraživača uspeo je da potvrdi da Gaja-4b zaista postoji i da nije samo optička iluzija binarne zvezde.

Otkrivanje i potvrda egzoplanete Gaja-4b ima veliki značaj za budućnost potrage za egzoplanetama. Ovaj uspeh pokazuje kako se podaci iz svemirskih misija poput Gaja mogu kombinovati sa naprednim teleskopskim posmatranjima sa Zemlje kako bi se razjasnilo koji od mnogobrojnih kandidata su stvarni svetovi izvan Sunčevog sistema.

- Gaja više nego ispunjava svoje obećanje u detekciji planetarnih saputnika zvezda visokom preciznošću astrometrije, dok NEID dokazuje da je sposoban da detektuje planete male mase oko tih zvezda. Kako se analiziraju podaci iz poslednje godine misije, možemo očekivati još više novih kandidata za planete i smeđe patuljke koje će NEID morati da potvrdi ili odbaci – objašnjava Jajadeva Rajagopala, naučnika iz NSF NOIRLab i jednog od koautora studije:

Ovo istraživanje je takođe omogućilo da se po prvi put proceni stopa lažno pozitivnih rezultata u Gaia katalogu egzoplaneta. Prema analizi istraživača, ovaj procenat varira između 30% i 80%, što naglašava koliko su važne dodatne spektroskopske analize sa Zemlje kako bi se tačno identifikovale egzoplanete.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)