Vaatleja
Universum (5/2002): Artikkel
02.10.2002 Eksoplaneedid
Tõnu Tuvikene

Tähetorni astronoomiaringis 17. septembril peetud ettekande "Teiste tähtede ümber tiirlevate planeetide avastamine" materjalid.

1. Igatsus teiste maailmade järele

IV saj eKr Epikuros (341-270 eKr)

On olemas lõpmata arv maailmu, nii meie omale sarnaseid kui erinevaid

Epikuros
Aristoteles
Giordano Bruno
Peter van de Kamp
Otto Struve
 Aristoteles (384-322 eKr) Ei saa olla rohkem maailmu kui üks
1584Giordano Bruno (1548-1600) On olemas lugematu arv päikesi ja lõpmatu arv maakerasid tiirleb ümber nende päikeste, just nagu need 7, mida me näeme, tiirlevad ümber meie lähedal oleva päikese (Lõpmatust universumist ja maailmadest).
1938-1995Peter van de Kamp uurib häireid Bernardi tähe liikumises ja arvab, et on leidnud 2 planeeti. Teiste uurimused seda ei kinnita.
1952Otto Struve (1897-1963) avaldab ajakirjas The Observatory artikli Ettepanek tähtede radiaalkiiruste suure täpsusega mõõtmise alaseks tööks, milles soovitab planeete otsida tähtede radiaalkiiruste ja heleduste muutuste abil.
1992Alex Wolszczan ja D. Frail avastavad kaks Maast veidi suurema massiga planeeti pulsari PSR 1257+12 ümbert.
1995Shveitsi astronoomid Michel Mayor ja Didier Queloz leiavad planeedi (a=0,051 aü, T=4,24 päeva, M≥0,45 MJ) peajada tähe 51 Peg juurest.
2002 suvi kokku on leitud 101 eksoplaneeti.

2. Avastamismeetodid

  1. Otsene vaatlus

    5 parseki (u 16 valgusaasta) kauguselt vaadates paistab Jupiter 1 kaaresekundi kauguselt, kuid on Päikesest 400 miljonit korda nõrgem.

  2. Astromeetria

    5 parseki (u 16 valgusaasta) kauguselt vaadates tekitab

    • Jupiter Päikese näiva asukoha muutuse ±1000 mikro-kaaresekundit
    • Maa Päikese näiva asukoha muutuse ±0,6 mikro-kaaresekundit

  3. Spektroskoopia (radiaalkiiruste mõõtmine)

    • Jupiter tekitab Päikesel radiaalkiiruse muutuse ±13 m/s
    • Maa tekitab Päikesel radiaalkiiruse muutuse ±0,1 m/s
    • Mõõtmistäpsus ±3 m/s

  4. Fotomeetria

     JupiterMaa
    Heleduse langus1%0.01%
    Kestus 25h13h
    Tõenäosus 0,1%0,5%

  5. Gravitatsiooniläätse abil

  6. Signaali saabumisaja mõõtmine

    Rakendatav ainult pulsaritel

    • Maa-massiga planeet tekitaks viivituse u 1 ms
    • Jupiter-massiga planeet tekitaks viivituse u 1 ms

3. Pilte ettekandest

1998. aasta märtsini avastatud planeetide keskmised kaugused tsentraaltähest
Eksoplaneedi mass on antud võrrelduna Jupiteri massiga, mis ületab Maa massi 318 korda.
2000. aastaks avastatud planeetide keskmised kaugused tsentraaltähest.
Eksoplaneedi mass on antud võrrelduna Jupiteri massiga.
Klikkides saate .pdf faili.
Planeedi tiirlemine paneb tsentraaltähe võnkuma, pannes Doppleri effekti tõttu tema spektrijoonted perioodiliselt nihkuma spektri lühemalainelise ("sinise") ja pikemalainelise ("punase") osa suunas, sõltuvalt sellest, kas täht läheneb meile või kaugeneb meist.
Võimalused eksoplaneetide avastamiseks erinevate meetoditega.

4. Statistikat eksoplaneetide kohta (50 esimese avastatud planeedi alusel)


Planeetide massijaotus. Vaatamata sellele, et suuremate masside osas on valim täielikum, langeb nende arv järsult juba vähem kui 10 Jupiteri massi juures. See õigustaks 10 MJup võtmist planeetide piirmassiks.

Planeetide orbiitide ekstsentrilisuse seos nende keskmise kaugusega. Kõikide ematähest kaugemal kui 0.15 aü asuvate planeetide orbiidid on ellipsikujulised ekstsentrilisusega üle 0.1. Võrdluseks on toodud Maa orbiidi andmed. Väiksematel kaugustel olevate planeetide ringjoonelised orbiidid on kujunenud ematähe loodeliste mõjutuste tagajärjel.

Planeetide keskmiste kauguste jaotus. Väiksemate orbiitide suurem arv tuleneb vaatlusmetoodikast: lühike tiirlemisperiood lubab planeeti avastada juba mõnenädalase vaatlusseeria järel, ka tekitab lähemal olev planeet suurema Doppleri efekti. Planeetide leidmiseks kaugemal kui 5 aü tuleb tähte jälgida kümneid aastaid.

Peajada F0 kuni M7 spektriklassi tähtede HR diagramm. Väikesed punktid kujutavad Hipparcose kataloogi tähti kaugustega alla 20 pc; suured tähistavad tähti, millede juures on leitud planeete.

Planeetide ematähtede metallilisus (heeliumist raskemate elementide sisaldus) võrrelduna lähimate tähtede keskmisega (viirutatud piirkond) Suhe Fe/H antakse Päikese ühikutes: Päikese jaoks on ta väärtus null, negatiivsed väärtused vastavad väiksemale ja positiivsed väärtused suuremale metallilisusele. Suuremal osal lähedastel tähtedel on metallilisus -0.2, st. Päike ise (Fe/H = 0) on keskmisest "metallilisem" täht.

Arvutisimulatsioon: Jupiteri poolt Päikese liikumises esile kutsutud häiritused vaadelduna mõnelt "naabertähelt" erineva mürataseme korral. Tume joon märgib antud vaatlustega kõige paremini sobivat orbiiti. Näeme, et mõõtmistäpsusega 5 m/s ei saa õigesti hinnata orbiidi parameetreid (Jupiter liigub tegelikult ringorbiidil).

Avaleht | Arhiiv
© Tartu Tähetorni Astronoomiaring 2000-2001

W3-mSQL 2.0.11 by Hughes Technologies