NASA-in TESS (tranzitni satelit za raziskovanje eksoplanetov) je našel prvi planet v velikosti Zemlje, ki se nahaja na območju, v katerem živi njegova gostiteljska zvezda. Najdbo so potrdili s vesoljskim teleskopom Spitzer. Ta planet je eden le nekaj svetovnih svetov, ki so jih kdaj našli v bivalni coni.
Planet se imenuje TOI 700 d in je od Zemlje oddaljen približno 100 svetlobnih let. V orbiti je TOI 700, kul M-pritlikava (rdeča palčka) zvezda v ozvezdju Dorado. To je ključno odkritje za TESS, saj je bil zasnovan za izločanje planetov velikosti Zemlje v drugih sončnih sistemih.
Po astronomskih konvencijah o poimenovanju je TOI 700 d četrti najbolj oddaljen planet od svoje zvezde. Črki b in c sta planeta bližje zvezdi. (Črka a je rezervirana za zvezdo in morebitne spremljevalce.)
TESS najde planete tako, da 27 dni hkrati spremlja velike nebesne površine. Zazna padec zvezda, ko med nami in zvezdo preide eksoplanet. Vsakič, ko planet mine pred zvezdo, se imenuje tranzit. V tem primeru je TESS tri planete v sistemu TOI 700 ujel večkrat.
Novi sistem in njegov planet sta v astronomskem pogledu razmeroma blizu. Ta bližina je ključni del naloge TESS-a: ni samo zasnovan za iskanje planetov velikosti Zemlje, ampak tudi, da bi drugim teleskopom omogočili nadaljnja opazovanja. To je še težje, kolikor bolj je eksoplanet.
"TESS je bil zasnovan in predstavljen posebej za iskanje planetov velikosti Zemlje, ki krožijo okoli okoliških zvezd," je dejal Paul Hertz, direktor oddelka za astrofiziko v sedežu Nasine v Washingtonu. »Planete okoli bližnjih zvezd je najlažje spremljati z večjimi teleskopi v vesolju in na Zemlji. Odkrivanje TOI 700 d je ključna znanstvena ugotovitev za TESS. S Spitzerjem je potrditev velikosti planeta in statusa bivalne cone še ena zmaga, saj se bo januarja približal koncu znanstvenih operacij. "
Gostiteljska zvezda je majhna, hladna M-pritlikava (rdeča pritlikavka), približno 40% mase Sonca. Prispevki, ki jih TESS študije imenujejo sektorji, in TOI 700 so se pojavili v več sektorjih v prvem letu delovanja TESS-a. Prvotno so astronomi napačno opredelili zvezdo kot bolj podobno našemu Soncu. Zaradi tega so bili planeti videti večji in bolj vroči. Na koncu je bila napaka odpravljena in zdaj astronomi lahko vidijo, da je TOI 700 d v območju, v katerem se nahaja.
"Ko smo popravili zvezdine parametre, so se velikosti njenih planetov zmanjšale in ugotovili smo, da je najbolj oddaljena približno velikost Zemlje in v bivalni coni," je povedala Emily Gilbert, ena od raziskovalk in študentka na univerzi v Chicago.
Ena od težav z eksoplaneti, ki krožijo okoli rdečih pritlikavih zvezd, je sekanje. Rdeči palčki so dolgoživi, zaradi česar so zanimivi kandidati za razvoj življenja na njihovih planetih. Lahko pa pokažejo znatne utripe, včasih podvojijo svojo energijo v nekaj minutah, kar povzroča veliko razprav, ko gre za možno bivalnost njihovih planetov. Toda po Gilbertovem mnenju TOI 700 d ne kaže plahujoče dejavnosti.
"Poleg tega v 11 mesecih podatkov nismo zasledili zvezde, kar izboljša možnosti, da je TOI 700 d bivalni in olajša modeliranje njegovih atmosferskih in površinskih razmer," je dejal Gilbert.
Druga težava z eksoplaneti, ki obkrožajo zvezde rdečih pritlikavk, je zaklepanje plimovanja. Ker rdeči palčki proizvajajo toliko manj energije kot zvezda, kot je naše Sonce, morajo biti planeti zelo blizu njih, da so v območju bivanja. Toda ta bližina vodi v zaklepanje plimovanja, kar bi lahko zmanjšalo možnosti bivanja. Glede na ekipo, ki stoji za tem delom, ki ga je predstavila na letnem srečanju ameriške astronomske družbe, so ti planeti gotovo zagotovo vklenjeni.
Notranji planet, TOI 700 b, je približno enak velikosti kot Zemlja in kroži vsakih 10 dni. Srednji planet, 700 c, je 2,6-krat večji od Zemlje in opravi orbito vsakih 16 dni. 700 c je verjetno svet, kjer dominira plin. 700 d je približno 20% večja od Zemlje in konča orbito v 37 dneh.
Zaradi pomena tega odkritja - prvega sveta velikosti Zemlje v naseljeni coni - so znanstveniki želeli biti prepričani o tem. Zaradi potrebe po gotovosti je skupina znanstvenikov pod vodstvom Josepha Rodrigueza iz Centra za astrofiziko | Harvard & Smithsonian sta zahtevala nadaljnja opažanja s Spitzerjem za potrditev TOI 700 d.
To ni prvič, da je bil NASA-in vesoljski teleskop Spitzer pozvan, da potrdi odkritje eksoplaneta, in Spitzer ga je pribil.
"Spitzer je videl, da je TOI 700 d prehodil točno takrat, ko smo to pričakovali."
Joseph Rodriguez, Harvard in SMithsonian Center za astrofiziko
"Glede na vpliv tega odkritja - da gre za prvi TESS-ov planet za velikost Zemlje v velikosti - smo si resnično želeli, da bi bilo naše razumevanje tega sistema čim bolj konkretno," je dejal Rodriguez. "Spitzer je videl TOI 700 d tranzit točno takrat, ko smo pričakovali, da bo. Je odličen dodatek zapuščini misije, ki je pomagala potrditi dva planeta TRAPPIST-1 in identificirati še pet. "
Spitzer je zagotovil močno potrditev tega, kar je ugotovil TESS. Potrdilo je, da je tranzit v resnici planet in ne manjša, zatemnjena zvezda. Spitzer je tudi izpopolnil zaupanje v meritve TESS. V sporočilu za javnost NASA pravi, da je Spitzer "svoje meritve svojega orbitalnega obdobja <TOI 700 d> ostril za 56% in velikosti za 38%." Dodatna potrditev odkritja je zagotovila več nadaljnjih opazovanj majhnega 1 metra zemeljskega teleskopa.
Toda tudi ob vsem tem opazovanju so astronomi še vedno v zgodnjih fazah preučevanja tega planeta in njegovega sistema. Zahvaljujoč njegovi bližini bodo astronomi lahko s pomočjo zemeljskih teleskopov natančneje preučili 700 d maso in upali potrditi zemeljsko ali plinasto naravo vseh treh eksoplanetov v sistemu.
Če bi gledali naprej naprej, bi morali prihodnji teleskopi - tako zemeljski kot vesoljski teleskopi - biti sposobni temeljiteje preučevati planete, morda celo določiti njihovo atmosfersko sestavo. Ampak to je v prihodnosti Za zdaj so dragocene informacije, ki jih imajo astronomi: uporabiti jih je mogoče za modeliranje planetov in napovedovanje.
Raziskovalci iz Nasinega centra za vesoljske polete Goddard so že ustvarili 20 modelov iz 700 d potencialnih okolij, da bi videli, kakšni pritiski in temperaturne razmere bi lahko privedle do bivanja. Toda ne glede na to, kaj bodo modelirali in ne glede na prihodnja opazovanja približno 700 d, se verjetno zelo razlikuje od Zemlje. Svet, ki je zaklenjen, bi imel zelo drugačno vreme in podnebje.
"Navdušujoče je, ker ne glede na to, kaj izvemo o planetu, bo videti popolnoma drugače kot tisto, kar imamo tukaj na Zemlji."
Gabrielle Engelmann-Suissa, znanstvena sodelavka, vodja ekipe za modeliranje.
Modeli služijo pomembnemu namenu pri razumevanju eksoplanetov, kot je TOI 700 d. Z modeliranjem atmosfere planeta lahko astronomi predvidijo, kako bi izgledali atmosferski spektri. Te modele lahko primerjamo z dejanskimi spektri, ko jih dobimo, da astronomom omogočimo nekakšno izhodišče za nadaljnje razumevanje eksoplaneta.
"Nekega dne, ko imamo resnične spektre od TOI 700 d, jih lahko potegnemo nazaj, jih primerjamo z najbližjim simuliranim spektrom in nato primerjamo z modelom," je dejala Gabrielle Engelmann-Suissa, raziskovalna asistentka pri Goddardu, ki je vodila ekipo za modeliranje . "Navdušujoče je, ker ne glede na to, kaj izvemo o planetu, bo videti popolnoma drugače kot tisto, kar imamo tukaj na Zemlji."
Ekipa modelarjev je izdelala 20 različnih modelov za 700 d. V eni simulaciji je imel eksoplanet gosto atmosfero, v kateri je prevladoval ogljikov dioksid, podobno mlademu Marsu. V tem modelu je imela zvezda stran, globoko plast oblakov. V drugem modelu je planet kopenska različica Zemlje, brez oblaka in z vetrovi, ki odtekajo od nočne strani planeta, konvergirajo se na zvezdno stran.
TESS je približno na polovici svoje dvoletne misije iskanja eksoplanetov. Astronomi pričakujejo, da bo TESS našel 10.000 planetov, in ocenjujejo, da bi približno 10 takšnih, ki bi lahko bili podobni Zemlji v bivalnih območjih zvezd, kot je naše Sonce. TESS vodi in upravlja MIT, upravlja pa ga NASA-in Goddard Center za vesoljske polete.
Več:
- Sporočilo za javnost: NASA Planet Hunter najde svoj prvi življenjski pas v velikosti Zemlje
- NASA: TESS, tranzitni satelit za anketo eksoplanetov
- Vesoljski časopis: Ko TESS deluje, astronomi ocenjujejo, da bo našel 14.000 planetov. 10 Lahko bi bili zemeljski svetovi v bivalni coni zvezde, podobni sončni zvezdi
