Med en assist fra Neid-spektrografen har et team af astronomer bekræftet eksistensen af Exoplanet Gaia-4b-en af de mest massive planeter, der er kendt for at kredse en lavmasse-stjerne. Gaia-4b er også den første planet, der er opdaget af Det Europæiske Rumbureau’s Gaia-rumfartøjer ved hjælp af den astrometriske teknik.
NEID er en høj præcision radial-hastighedsspektrograf, der er designet til at måle den ekstremt minut vingle af nærliggende stjerner ved hjælp af den radiale hastighedseffekt. Denne effekt er resultatet af den gensidige gravitationskraft mellem en planet og dens værtsstjerne, der får stjernens position til at skifte meget lidt, når planeten rejser rundt om den. Med denne magtfulde kapacitet er et af NEIDs vigtigste videnskabelige mål at bekræfte Exoplanet -kandidater fundet af andre exoplanet -missioner.
Neid er monteret på Wiyn 3,5-meter teleskop på US National Science Foundation Kitt Peak National Observatory (KPNO), et program med NSF Noirlab.
En mission, som Neid supplerer, er det europæiske rumfartsagenturs (ESA) Gaia -rumfartøj. Gennem sin nøjagtige overvågning af positionerne og bevægelserne fra stjerner i vores galakse revolutionerer Gaia vores forståelse af mange områder af astrofysik. Med sin udsøgte præcision forventes Gaia at være i stand til at opdage tusinder af eksoplaneter i kredsløb omkring nærliggende stjerner.
I modsætning til den radiale hastighedsmetode, der bruges af NEID, bruger GAIA en teknik, der er kendt som astrometri, til at detektere en stjernes bevægelse. Denne teknik involverer måling af den subtile bevægelse af en stjerne, da den trækkes af en kredsende planets alvor ved at se på, hvordan stjernen bevæger sig sammenlignet med baggrund eller nærliggende stjerner.
For nylig, som en del af den seneste Gaia-dataligning, blev en liste over stjerner, der ser ud til at bevæge sig, som om de trukkes af en exoplanet-listen over Gaia Astrometric Objects of Interest (Gaia-Asois)-offentliggjort.
“Imidlertid skyldes bevægelsen af disse stjerner ikke nødvendigvis en planet,” sagde Guðmundur Stefánsson, adjunkt ved University of Amsterdam og hovedforfatter af papiret, der optræder i The Astrophysical Journal.
“I stedet kan ‘stjernen’ være et par stjerner, der er for tæt sammen til, at Gaia kan genkende dem som separate genstande. De små skift i position, der ser ud til at skyldes en planet, kan faktisk være resultatet af den næsten perfekte annullering af den Større skift i position af de to stjerner. “
For at udslette disse binære stjerner og høste de sande planeter, er det nødvendigt at gennemføre opfølgningsobservationer med spektroskopi. For at gøre dette brugte teamet observationer fra Neid og to andre spektrografer: The Habeable-Zone Planet Finder (HPF) på 10 meter hobby Eberly Telescope på McDonald Observatory i Texas og Fies Spectrograph på det 2,6 meter Nordic Optical Telescope på La Palma på De Kanariske Øer.
Med disse magtfulde instrumenter gennemførte teamet opfølgningsobservationer af 28 stjernesystemer med planetkandidater identificeret af Gaia. De fandt, at af de 28 kandidatsystemer var de falske positive og var faktisk binære stjernesystemer – to stjerner, der kredsede et fælles massecenter. De bekræftede også, at et system er en stjerne, der er vært for en brun dværg – et objekt med en masse mellem planeter og stjerner – men en var en stjerne, der var vært for en kæmpe planet.
Den nyligt opdagede exoplanet, kaldet Gaia-4b, har en orbital periode på 570 dage og en masse på 12 Jupiter-masser og kredser en stjerne 64% af solens masse. Gaia-4b er ikke kun den første planet, der nogensinde er påvist af Gaia ved hjælp af den astrometriske teknik, hvis orbitalløsning er fuldt og uafhængigt bekræftet, men det er også en af de mest massive planeter, der er kendt for at kredse en lavmasse-stjerne.
“Det er en spændende tid for både Neid og Gaia,” siger Jayadev Rajagopal, videnskabsmand ved NSF Noirlab og en medforfatter til papiret. “Gaia er mere end at leve op til sit løfte om at opdage planetariske ledsagere til stjerner med meget præcis astrometri, og Neid demonstrerer, at dens langsigtede radiale hastighedspræcision er i stand til at opdage planeter med lav masse omkring disse stjerner.
“Med flere kandidatplaneter, der skal komme som omtrent det sidste data -år, analyseres dette arbejde, er en harbinger i fremtiden, hvor Gaia -opdagelser af planeter og brune dværge skal bekræftes eller afvises af NEID -data.”
Foruden påvisning af GAIA-4B og GAIA-5B giver forfatterne et første glimt af den “falske positive hastighed” af Gaia Astrometric Exoplanet-kataloget, som er i området 30-80% i deres prøve. Dette fremhæver vigtigheden af jordbaserede observationer som dem, der er mulige med NEID til at bekræfte planetkandidater i Gaia-Planet-Detection-æraen.