Subplaneta Neptun krąży w „strefie nadającej się do zamieszkania” czerwonego karła

doprowadziło Uniwersytet w Bernie, międzynarodowy zespół badawczy odkrył podkomponentNeptun planeta pozasłoneczna Okrąża gwiazdę czerwonego karła. Odkrycia dokonano również dzięki obserwacjom dokonanym przez obserwatorium SAINT-EX w Meksyku. SAINT-EX jest obsługiwany przez konsorcjum, które obejmuje Centrum Przestrzeni Kosmicznej i Habitatu (CSH) na Uniwersytecie w Bernie oraz Narodowe Centrum Kompetencji w Badaniach NCCR PlanetS.

Czerwone karły to małe gwiazdy, a więc chłodniejsze niż nasze Słońce. Wokół takich gwiazd woda w stanie ciekłym jest możliwa na planetach bliżej gwiazdy niż w naszym Układzie Słonecznym. Odległość między egzoplanetą a jej gwiazdą jest decydującym czynnikiem w jej odkryciu: im bliżej planeta znajduje się od swojej gwiazdy macierzystej, tym większe prawdopodobieństwo, że zostanie wykryta.

W badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie, Astronomia i astrofizykaW ramach tych badań naukowcy pod kierunkiem dr Nicole Chanch z CSH Center for Space and Habitat na Uniwersytecie w Bernie donoszą o odkryciu egzoplanety TOI-2257 b krążącej wokół pobliskiego czerwonego karła. Nicole Schanci jest również członkiem Krajowego Centrum Kompetencji w Badaniach Planetarnych, prowadzonego przez Uniwersytet w Bernie wraz z Uniwersytetem Genewskim.

Częścią rozwiązania jest specjalny teleskop

Egzoplanety, które są zbyt daleko od naszego Układu Słonecznego, nie mogą być obserwowane bezpośrednio przez teleskop – są zbyt małe i odbijają bardzo mało światła. Jednak jednym ze sposobów odkrywania tych planet jest metoda tranzytu. Wiąże się to z użyciem teleskopów do poszukiwania spadków jasności gwiazdy, które pojawiają się, gdy planety przechodzą przed gwiazdą. Wielokrotne obserwacje spadków jasności gwiazdy dają dokładne pomiary cyklu orbitalnego planety wokół gwiazdy, a głębokość tranzytu pozwala naukowcom określić średnicę planety. W połączeniu z szacunkami masy planety innymi metodami, takimi jak pomiary prędkości radialnej, można obliczyć gęstość planety.

Planeta TOI-2257 b została początkowo zidentyfikowana na podstawie danych z NASATranzytujący satelita do badań egzoplanet on-koza teleskop kosmiczny. Młoda gwiazda była obserwowana przez cztery miesiące, ale przerwy między obserwacjami sprawiały, że nie było jasne, czy spadek jasności można wytłumaczyć tranzytami planety o orbicie 176, 88, 59, 44 czy 35 dni.

Obserwatorium SAINT-EX jest w pełni zautomatyzowanym obiektem, w którym znajduje się jednometrowy teleskop i znajduje się w Meksyku. Źródło: Instytut Astronomii, UNAM / E. Cadena

Obserwacje gwiazdy za pomocą Globalnego Teleskopu Obserwatorium Las Cumbres wykluczyły później możliwość, że planeta o okresie obiegu wynoszącym 59 dni spowodowała spadek jasności. „Następnie chcieliśmy sprawdzić, czy możliwy jest 35-dniowy okres orbitalny” – wyjaśnia Nicole Shanshi.

Teleskop SAINT-EX w Meksyku, we współpracy z CSH i NCCR PlanetS, został zaprojektowany w celu bardziej szczegółowego badania czerwonych karłów i ich planet. SAINT-EX to skrót od Search and Characterization of Transiting Exoplanets. Projekt został nazwany na cześć Antoine de Saint-Exupery (św. X), słynnego pisarza, poety i lotnika. SAINT-EX zaobserwował częściowy tranzyt TOI-2257 b i był w stanie potwierdzić dokładny okres orbitalny egzoplanety wokół swojej gwiazdy, 35 dni. „Po kolejnych 35 dniach SAINT-EX był w stanie monitorować cały tranzyt, co dało nam więcej informacji o charakterystyce systemu” – mówi współautor Robert Wells z CSH, który był zaangażowany w przetwarzanie danych.

Planeta o umiarkowanym klimacie o nieregularnej orbicie

Z okresem orbitalnym wynoszącym 35 dni, TOI-2257 b krąży wokół gwiazdy macierzystej w odległości, z której na planecie możliwa jest woda w stanie ciekłym, a zatem mogą istnieć sprzyjające warunki do powstania życia. Planety znajdujące się w tak zwanej „strefie nadającej się do zamieszkania” w pobliżu małego czerwonego karła są łatwe do zbadania, ponieważ ich okresy orbitalne są krótsze i dlatego można je obserwować częściej. Promień TOI-2257 b (2,2 razy większy niż Ziemia) wskazuje, że planeta jest raczej gazowa, a wysokie ciśnienie atmosferyczne nie sprzyja życiu.

TESS docelowe pliki pikseli dla sektorów 14, 20, 21 i 26 obserwowane przez TOI-2257, które zostały wygenerowane przez tpfplotter (Aller et al. 2020). Szczeliny używane do ekstrakcji fotometrycznej przez rurociąg SPOC są pokazane jako zacienione obszary na czerwono. Katalog Gaia DR2 (Gaia Collaboration 2018) jest przesadnie wykreślony, ze wszystkimi źródłami do 6 magnitudo, w przeciwieństwie do TOI-2257, pokazanymi jako czerwone kółka. Zauważamy, że rozmiar symbolu jest proporcjonalny do wariancji rozmiaru. Chociaż gwiazda jest stosunkowo odizolowana, występuje niewielka ilość zanieczyszczeń ze źródeł zewnętrznych, w zakresie od 2-5% całkowitego strumienia. Źródło: DOI: 10.1051/0004-6361/202142280

„Odkryliśmy, że TOI-2257 b nie ma kołowego, koncentrycznego orbity”, wyjaśnia Nicole Shansch. W rzeczywistości jest to najbardziej egzotyczna planeta krążąca wokół zimnej gwiazdy, jaką kiedykolwiek odkryto. „Jeśli chodzi o możliwość zamieszkania, to zła wiadomość”, kontynuuje Nicole Shanchy. „Chociaż średnia temperatura planety jest komfortowa, waha się od -80 stopni Celsjusza do około 100 stopni Celsjusza, w zależności od tego, gdzie planeta znajduje się na swojej orbicie, daleko od gwiazdy lub blisko niej”. Możliwym wyjaśnieniem tej zaskakującej orbity jest to, że gigantyczna planeta w układzie czai się i zakłóca orbitę TOI 2257b. Dodatkowe obserwacje mierzące prędkość radialną gwiazdy pomogą potwierdzić centralny mimośród i szukać ewentualnych dodatkowych planet, których nie można zaobserwować podczas tranzytów.

Filtr do monitorowania za pomocą JWST

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), który z powodzeniem wystartował 25 grudnia, zrewolucjonizuje poszukiwania atmosfer egzoplanet. W celu ustalenia priorytetów dobrych kandydatów do obserwacji za pomocą JWST, opracowano spektrofotometr transmisyjny (TSM), który klasyfikuje różne właściwości systemu. TOI-2257b jest dobrze umiejscowiony w stosunku do TSM i jest jednym z najbardziej atrakcyjnych pod-celów Neptuna do dalszych obserwacji. „W szczególności planetę można badać pod kątem oznak takich cech, jak para wodna w atmosferze”, podsumowuje Nicole Shansh.

Odniesienie: „TOI-2257 b: ekscentryczny pod-Neptun dalekiego zasięgu przechodzi przez pobliskiego karła M” autorstwa N. Schanche, FJ Pozuelosa, MN Günthera, RD Wellsa, AJ Burgassera, P. Chinchilli, L. Delreza i E. Ducrot, LJ Garcia, Y. Gómez, Maqueo Chew, E. Jofré, BV Rackham, D. Sebastian, KG Stassun, D. Stern, M. Timmermans, K. Barkaoui, A. Belinski, Z. Benkhaldoun, W. Benz, A. Perilla, F. Boshi, A., Bordanov, D.; Charbonneau, J.L. Christiansen, CA Collins, B.-O. Demore, M.; Devora Bagaris, ok. 1930 r. De Witt, dr; Dragomir, ok. Dansfield, E. Forlan, M. Gaschoy, M. Gillon, C. Jenelka, M.A. K. Heng, CE Henze, K. Hesse, SB Howell, E. Jehin, J. Jenkins, EN Jensen, M. Kunimoto, DW Latham, K. Lester, K. McLeod, I. Mireles, CA Murray, P. Niraula , PP Pedersen, D. Queloz, EV Quintana, G. Ricker, A. Rudat, L. Sabin, B. Safonov, U. Schroffenegger, N. Scott, S. Seager, I. Strakhov, AHMJ Triaud, R. Vanderspek, M Fizzy i Ji Wen, 7 stycznia 2022 r., Dostępne tutaj. Astronomia i astrofizyka.
DOI: 10.1051/0004-6361/202142280