Lima belas tahun yang lalu, teleskop terbesar di dunia belum dapat mencari planet yang mengorbit bintang lain. Hari ini teleskop yang tidak lebih besar daripada yang terdapat di gedung membeli-belah terbukti mampu mengesan dunia yang sebelumnya tidak diketahui. Planet baru ditemukan yang dikesan oleh teleskop berdiameter 4 inci kecil menunjukkan bahawa kita berada di puncak era baru penemuan planet. Tidak lama lagi, dunia baru mungkin terletak pada kecepatan yang semakin cepat, menjadikan pengesanan dunia bersaiz Bumi pertama selangkah lebih dekat.
"Penemuan ini menunjukkan bahawa bahkan teleskop yang rendah hati dapat memberikan sumbangan besar dalam pencarian planet," kata Guillermo Torres dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), pengarang bersama kajian ini.
Kajian penyelidikan ini akan disiarkan dalam talian di http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 dan akan muncul dalam edisi The Astrophysical Journal Letters yang akan datang.
Ini adalah penemuan planet ekstrasolar pertama yang dibuat oleh tinjauan khusus terhadap ribuan bintang yang agak terang di wilayah langit yang besar. Ia dibuat menggunakan Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), sebuah rangkaian teleskop kecil dan relatif murah yang dirancang untuk mencari secara khusus planet yang mengorbit bintang-bintang terang. Satu pasukan saintis yang diketuai oleh David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown dari Pusat Penyelidikan Atmosfera Nasional (NCAR) dan Edward Dunham dari Lowell Observatory mengembangkan rangkaian TrES. Sokongan awal untuk rangkaian TrES datang dari Makmal Jet Propulsion NASA dan Institut Teknologi California.
"Ia memerlukan beberapa Ph.D. saintis bekerja sepenuh masa untuk mengembangkan kaedah analisis data untuk program carian ini, tetapi peralatan itu sendiri menggunakan komponen sederhana yang mudah, ”kata Charbonneau.
Walaupun teleskop kecil rangkaian TrES membuat penemuan awal, diperlukan pemerhatian susulan di kemudahan lain. Pemerhatian di W.M. Keck Observatory yang, untuk University of California, Caltech, dan NASA, mengoperasikan dua teleskop terbesar di Hawaii, sangat penting dalam mengesahkan kewujudan planet ini.
Bayangan Planet
Planet baru ditemukan adalah gergasi gas berukuran Musytari yang mengorbit bintang yang terletak kira-kira 500 tahun cahaya dari Bumi di buruj Lyra. Dunia ini mengelilingi bintangnya setiap 3.03 hari pada jarak hanya 4 juta batu, jauh lebih dekat dan lebih cepat daripada planet Merkurius dalam sistem suria kita.
Ahli astronomi menggunakan teknik inovatif untuk menemui dunia baru ini. Itu dijumpai dengan "kaedah transit", yang mencari penurunan cahaya bintang ketika sebuah planet melintasi tepat di depan bintang dan memberikan bayangan. Planet bersaiz Musytari hanya menyekat sekitar 1/100 cahaya dari bintang seperti Matahari, tetapi itu cukup untuk membuatnya dapat dikesan.
Untuk berjaya, carian transit mesti memeriksa banyak bintang kerana kita hanya melihat transit jika sistem planet terletak hampir dari sudut pandang kita. Sejumlah carian transit yang berbeza sedang dijalankan. Sebilangan besar memeriksa kawasan langit yang terhad dan memberi tumpuan kepada bintang yang lebih lemah kerana ia lebih biasa, sehingga meningkatkan peluang mencari sistem transit. Walau bagaimanapun, rangkaian TrES berkonsentrasi untuk mencari bintang yang lebih terang di kawasan langit yang lebih besar kerana planet-planet yang mengorbit bintang-bintang terang lebih mudah dikaji secara langsung.
"Yang harus kita kerjakan hanyalah cahaya yang berasal dari bintang," kata Brown. "Lebih sukar untuk belajar apa-apa ketika bintang-bintang samar."
"Adalah hampir paradoks bahawa teleskop kecil lebih efisien daripada yang terbesar jika anda menggunakan kaedah transit, kerana kita hidup pada masa ketika para astronom sudah merancang teleskop berdiameter 100 meter," kata penulis utama Roi Alonso dari Institut Astrofizik Canaries (IAC), yang menemui planet baru.
Planet ekstrasolar yang paling banyak dijumpai menggunakan "kaedah Doppler", yang mengesan kesan graviti planet pada bintangnya secara spektroskopi dengan memecahkan cahaya bintang menjadi warna komponennya. Walau bagaimanapun, maklumat yang dapat dikumpulkan mengenai planet menggunakan kaedah Doppler adalah terhad. Sebagai contoh, hanya had yang lebih rendah untuk jisim yang dapat ditentukan kerana sudut di mana kita melihat sistem tidak diketahui. Kerdil coklat berjisim tinggi yang orbitnya sangat condong ke garis pandangan kita menghasilkan isyarat yang sama dengan planet berjisim rendah yang hampir terbentang.
“Apabila ahli astronomi menjumpai planet yang sedang bergerak, kita tahu bahawa orbitnya pada dasarnya adalah tepi, jadi kita dapat mengira jisimnya yang tepat. Dari jumlah cahaya yang tersekat, kita mengetahui ukuran fizikalnya. Dalam satu contoh, kita bahkan dapat mengesan dan mengkaji atmosfer planet gergasi, "kata Charbonneau.
Menyusun Suspek
Tinjauan TrES meneliti kira-kira 12,000 bintang di 36 darjah persegi langit (luas setengah ukuran mangkuk Big Dipper). Roi Alonso, seorang pelajar siswazah Brown's, mengenal pasti 16 calon calon transit planet. "Tinjauan TrES memberi kami susunan awal suspek. Kemudian, kami harus membuat banyak pemerhatian susulan untuk menghilangkan penipu, ”kata pengarang bersama Alessandro Sozzetti (University of Pittsburgh / CfA).
Setelah menyusun senarai calon pada akhir April, para penyelidik menggunakan teleskop di CfA's Whipple Observatory di Arizona dan Oak Ridge Observatory di Massachusetts untuk mendapatkan pemerhatian fotometrik (kecerahan) tambahan, serta pemerhatian spektroskopi yang menghilangkan bintang biner gerhana.
Dalam masa dua bulan, pasukan telah menundukkan calon yang paling menjanjikan. Pemerhatian spektroskopi beresolusi tinggi oleh Torres dan Sozzetti menggunakan masa yang disediakan oleh NASA pada teleskop Keck I berdiameter 10 meter di Hawaii yang menyelesaikan kes tersebut.
"Tanpa kerja susulan ini, tinjauan fotometrik tidak dapat mengetahui calon mereka yang mana sebenarnya planet. Bukti puding adalah orbit untuk bintang induk, dan kami mendapatnya menggunakan kaedah Doppler. Itulah sebabnya pemerhatian Keck terhadap bintang ini sangat penting dalam membuktikan bahawa kita telah menemui sistem planet yang benar, ”kata pengarang bersama David Latham (CfA).
Amat Biasa
Planet ini, yang disebut TrES-1, mirip dengan Musytari dalam jisim dan ukuran (diameter). Ia mungkin gergasi gas yang terdiri terutamanya daripada hidrogen dan helium, unsur yang paling umum di Alam Semesta. Tetapi tidak seperti Musytari, ia mengorbit sangat dekat dengan bintangnya, memberikan suhu sekitar 1500 darjah F.
Ahli astronomi sangat berminat dengan TrES-1 kerana strukturnya sangat setuju dengan teori, berbeza dengan planet transit pertama yang dijumpai, HD 209458b. Dunia terakhir mengandungi kira-kira jisim yang sama dengan TrES-1, tetapi ukurannya sekitar 30% lebih besar. Malah jaraknya dengan bintang dan panas yang menyertainya tidak menjelaskan ukuran yang besar.
"Mencari TrES-1 dan melihat betapa normalnya membuat kita mengesyaki bahawa HD 209458b adalah planet" aneh "," kata Charbonneau.
TrES-1 mengorbit bintangnya setiap 72 jam, meletakkannya di antara sekumpulan planet serupa yang dikenali sebagai "Musytari panas." Dunia seperti itu mungkin terbentuk jauh dari bintang mereka dan kemudian berhijrah ke dalam, menyapu planet lain dalam prosesnya. Banyak sistem planet yang didapati mengandungi Musytari panas menunjukkan bahawa sistem suria kita mungkin tidak biasa kerana sejarahnya yang agak sunyi.
Kedua-dua orbit dekat TrES-1 dan sejarah penghijrahannya menjadikannya tidak mungkin mempunyai bulan atau cincin. Walaupun begitu, ahli astronomi akan terus memeriksa sistem ini dengan teliti kerana pemerhatian fotometrik yang tepat dapat mengesan bulan atau cincin jika wujud. Sebagai tambahan, pemerhatian spektroskopi terperinci dapat memberi petunjuk tentang kehadiran dan komposisi atmosfer planet.
Makalah yang menerangkan hasil ini dikarang oleh: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres dan David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Universiti Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O'Donovan (Caltech); dan Robert Stefanik (CfA).
Pengumuman bersama ini dikeluarkan secara serentak oleh CfA, IAC, NCAR, University of Pittsburgh, dan Lowell Observatory.
The W.M. Keck Observatory dikendalikan oleh California Association for Research in Astronomy, sebuah perkongsian saintifik dari California Institute of Technology, University of California, dan National Aeronautics and Space Administration.
Beribu pejabat di Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) adalah kerjasama bersama antara Smithsonian Astrophysical Observatory dan Harvard College Observatory. Para saintis CfA, yang disusun dalam enam bahagian penyelidikan, mengkaji asal usul, evolusi dan nasib akhir alam semesta.
Sumber Asal: Siaran Berita Harvard CfA
