W przypadku egzoplanet, które udało się bezpośrednio sfotografować, trzeba w jakiś sposób sprawdzić czy sfotografwany obiekt obok gwiazdy nie jest przypadiem po prostu bardzo odległą gwiazdą w tle. Jedyna pewna metoda na potwierdzenie lub odrzucenie takiej możliwości, jest to porownanie zmiany położenia odległych gwiazd tła na zdjęciach wykonanych po kilku latach od pierwszej obserwacji. Położenie badanego obiektu nie powinno się znacząco zmienić względem gwiazdy macierzystej. Zmiana położenia wynikająca z obiegu planety po orbicie, w przeciągu kilku lat, jest bardzo nieznaczna a w wielu przypadkach wręcz niewykrywalna – mowa przecież o planetach orbitujących w odległości kilkadziesiąt, a częściej nawet kilkaset AU od gwiazdy macierzystej. Dla porównania – Pluton krąży po orbicie odległej o 39 AU od Słońca, przy czym jeden obieg zajmuje mu 247 lat!

Jedynie dla gwiazd wielokrotnie większych od Słońca, ze względu na znacznie większą grawitację, okres obiegu na tak odległej orbicie odpowiednio się skróci (ponieważ planeta porusza się z większą prędkością liniową, która jest konieczna do wytworzenia siły odśrodkowej równoważącej grawitację gwiazdy).

HN Peg B

Od lewej:  zdjęcie z 1998 r., zdjęcie z 2004, oraz na końcu zdjęcie z 2004 r po usunięciu światła gwiazdy HN Peg 

Gwiazda HN Peg, jest to gwiazda wielkości Słońca. Odkryta krążąca wokół niej planeta znajduje się w odległości aż 795 AU! (tutaj więcej danych: http://www.openexoplanetcatalogue.com/system.html?id=HN%20Peg%20b )

W publikacji opisującej potwierdzenie tego obiektu jako planeta http://iopscience.iop.org/0004-637X/654/1/570/ , znalazły się zdjęcia tej gwiazdy z planetą, z których jedno pojawiło się później w newsach. Co ciekawe, oba zdjęcia są starsze, pierwsze pochodzi z 1998 r., zaś drugie zrobiono w 2004 z pomocą teleskopu Spitzera. To drugie, z usuniętą programowo gwiazdą, znalazło się w newsach.

W samej publikacji, autorzy wymieniają także obserwacje jakie przeprowadzili w lipcu 2006 r. w NASA Infrared Telescope Facility (teleskop znajdujący się w Manua Kea na Hawajach). Niestety nie opublikowano żadnego zdjęcia z tych obserwacji, jednego dnia wykonywano spektrometrię, jednak drugiego dnia naukowcy wykonali także zdjęcia, które zostały przez nich później użyte do fotometrii poszczególnych obiektów w kilku zakresach podczerwieni.

Przesunięcie gwiazd badano więc na podstawie danych z 2 pierwszych zdjęć (te które wstawiłem powyżej). Liczyłem na to że uda mi się w publikacjach znaleźć jakieś zdjęcie, lub grafikę (np. wykres logarytmiczny jasności, przy obserwacjach w których wykonuje się kilkadziesiąt zdjęć i je stackuje w celu otrzymania obrazu często się wykonuje dodatkowo takie grafy ponieważ otrzymane dane mają znacznie większą głębię jasności niż powszechnie używane formaty graficzne). Z braku laku postanowiłem samodzielnie sprawdzić wspomniane przesunięcia odległych gwiazd na tle HN Peg i HN Peg b – używając dostępnych zdjęć 😉

Oba zdjęcia są przeskalowane dla tej samej odległości kątowej. Z początku wydawało się więc że wystarczy je po prostu na siebie nałożyć – pokolorowałem je więc w 2 kolorach i nałożyłem (zielone: 2004 r; czerwone: 1998).

Obrazy są nałożone tak by najbardziej interesujący obiekt – HN Peg b, nie był przesunięty. Przesunięcie gwiazd tła widać wyraźnie, co ważniejsze – wszystkie w jednym kierunku, co jest potwierdzeniem iż te gwiazdy znajdują się znacznie dalej od obserwatora.

Jednak jak wyznaczyć dokładnie pozycję centralnej gwiazdy, która na zdjęciu jest rozmyta i bardzo zdeformowana przez niekorzystne efekty występujące na każdej optyce teleskopu (a także na matrycy przy znacznym naświetleniu)? Pewną pomocą mogą być flary.

Na tym drugim zdjęciu punkty przecięcia nieznacznie się rozmijają, jednak na wynikowym zdjęciu widać że względne przesunięcie gwiazdy HN Peg oraz planety jest minimalne.

Metoda bardzo niedoskonała, ale co ciekawe – gwiazda HN Peg wg tej metody prawdopodobnie przesunęła się minimalnie w tym samym kierunku co gwiazdy tła – co zgadza się z wynikami analiz zaprezentowanymi w publikacji:

Tutaj są przesunięcia względne obiektów widocznych na zdjęciach, naukowcy przyjęli założenie że przesunięcia gwiazd tła zerują się, jednak jeśli przyjąć że planeta pozostaje w tym samym miejscu – czarna kropka najdalej na prawo – znajdzie się ona w środku układu współrzędnych, a gwiazda macierzysta będzie miała przesunięcie w dużej mierze zgodne z przesunięciem obiektów tła (tylko znacznie mniejsze).

Gdyby HN Peg b była gwiazdą w tle – przesunęła by się w tym samym kierunku co pozostałe gwiazdy tła (a więc gwiazda macierzysta, na mojej złożonej grafice – przesunęła by się w przeciwnym kierunku niż gwiazdy tła, zaś pozostałe gwiazdy pozostałyby praktycznie w miejscu).

Źródła:

• Discovery of Two T Dwarf Companions with the Spitzer Space Telescope – stąd pochodzą zdjęcia i wykres, oraz szczegóły na temat badania naukowego mającego na celu zweryfikować czy jest to planeta czy gwiazda tła
• Open Exoplanet Catalogue – kilka danych o tym układzie
• ExoplanetSpot – a tutaj przeglądam sobie sfotografowane planety i próbuję wyszukiwać na ich temat jakieś ciekawostki 🙂