Obserwatorium kosmiczne Kepler dokonało kilku ciekawych odkryć od czasu rozpoczęcia swojej misji w marcu 2009 roku. Mówiąc ogólnie, misje Kepler i K2 wykryły w sumie 5 106 kandydatów na planetę i potwierdziły istnienie 2493 planet.
Jednym z najnowszych znalezisk dokonanych przy użyciu Keplera jest EPIC 228813918 b, planeta naziemna (tj. Skalista), która okrąża gwiazdę czerwonego karła około 264 do 355 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie to rodzi kilka interesujących pytań, ponieważ po raz drugi znaleziono planetę z bardzo krótkim okresem orbitalnym - pokonuje pojedynczą orbitę w zaledwie 4 godziny i 20 minut - krążącą wokół czerwonej gwiazdy karła.
Badanie, które niedawno opublikowano w Internecie, zostało przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców pochodzących z instytucji takich jak Massachusetts Institute of Technology (MIT), California Institute of Technology (Caltech), Tokyo Institute of Technology i Institute Astrofizyki Wysp Kanaryjskich (IAC) do obserwatoriów i uniwersytetów z całego świata.
Jak wskazał zespół w swoich badaniach, wykrycie tej egzoplanety nastąpiło dzięki danym zebranym przez wiele instrumentów. Obejmowały one dane spektrograficzne z 8,2-metrowego teleskopu Subaru i 10-metrowego teleskopu Keck I (oba z nich znajdują się na Mauna Kea na Hawajach) oraz Nordic Optical Telescope (NOT) w Obserwatorium Roque de los Muchachos na La Palmie, Hiszpania.
Zostało to połączone z obrazowaniem plamek z 3,5-metrowego teleskopu WIYN w Kitt Peak National Observatory w Arizonie, fotometrią z misji K2 NASA i archiwalnymi informacjami o gwieździe sprzed 60 lat. Po wyeliminowaniu wszelkich innych możliwych wyjaśnień - takich jak zaćmienie pliku binarnego (EB) - nie tylko potwierdzili okres orbity planety, ale także ograniczyli jej masę i wielkość. Jak pisali:
„Używając kombinacji obrazów archiwalnych, obrazowania AO, pomiarów RV i modelowania krzywej światła, pokazujemy że żaden prawdopodobny binarny scenariusz zaćmienia nie może wyjaśnić krzywej światła K2, a tym samym potwierdzić planetarną naturę systemu. Planeta, której promień określamy jako 0,89 ± 0,09 [promień ziemi] i która musi mieć ułamek masy żelaza większy niż 0,45, okrąża gwiazdę o masie 0,463 ± 0,052 M i promieniu 0,442 ± 0,044 R. ”
Ten okres na orbicie - cztery godziny i 20 minut - jest drugą najkrótszą z dotychczas odkrytych egzoplanet, trwającą zaledwie 4 minuty dłużej niż KOI 1843.03, która również krąży wokół gwiazdy typu M (czerwony karzeł). Jest to również najnowszy z długiej linii niedawno odkrytych egzoplanet, które pokonują pojedynczą orbitę swoich gwiazd w niecały dzień. Planety należące do tej grupy są znane jako planety ultrakrótkiego okresu (USP), z których Kepler znalazł w sumie 106.
Jednak najbardziej zaskakujące w tym znalezisku jest to, jak masywne jest. Chociaż nie mierzyli masy planety bezpośrednio, ich ograniczenia wskazują, że egzoplaneta ma górny limit masy wynoszący 0,7 masy Jowisza - co daje ponad 222 masy Ziemi. A jednak planecie udało się upakować masę gazowego giganta w promieniu od 0,80 do 0,98 razy większym niż Ziemia.
Wskazują, że powodem tego jest widoczny skład planety, który jest szczególnie bogaty w metale:
„Prowadzi to do ograniczenia składu, zakładając żelazny rdzeń i krzemianowy płaszcz. Ustalamy, że minimalny ułamek masy żelaza wynosi 0,525 ± 0,075 (porównaj 0,7 dla KOI 1843.03), co jest większe niż dla Ziemi, Wenus lub Marsa, ale mniejsze niż dla Merkurego (około 0,38, 0,35, 0,26 i 0,68, odpowiednio; Reynolds i Summers 1969). ”
Ostatecznie odkrycie tej planety jest znaczące z wielu powodów. Z jednej strony zespół wskazał, że ograniczenia, które ich badania nałożyły na skład planety, mogą okazać się przydatne w zrozumieniu, jak powstały nasze własne planety słoneczne.
„Odkrycie i scharakteryzowanie ekstremalnych systemów, takich jak planety USP, takie jak EPIC 228813918 b, jest ważne, ponieważ oferują one ograniczenia dla teorii formowania się planet” - podsumowują. „Co więcej, pozwalają nam zacząć ograniczać swoją strukturę wewnętrzną - i potencjalnie również planety o dłuższym okresie, jeśli wykaże się, że stanowią pojedynczą populację obiektów”.
Z drugiej strony badanie rodzi kilka interesujących pytań na temat planet USP - na przykład, dlaczego znaleziono dwie planety najkrótszego okresu krążące wokół gwiazd czerwonego karła. Twierdzą, że możliwym wyjaśnieniem jest to, że krótkotrwałe planety mogą mieć dłuższe okresy życia wokół karłów M, ponieważ ich rozpad orbity byłby prawdopodobnie znacznie wolniejszy. Szybko jednak ostrzegają przed wyciąganiem jakichkolwiek wstępnych wniosków przed przeprowadzeniem dalszych badań.
W przyszłości zespół ma nadzieję przeprowadzić pomiary masy planety metodą prędkości radialnej. Prawdopodobnie wymagałoby to zastosowania spektrografu nowej generacji o wysokiej rozdzielczości, takiego jak instrument Dopplera na podczerwień (IFD) lub instrument CARMENES - które są obecnie budowane dla teleskopu Subaru i obserwatorium Calar Alto (odpowiednio), aby pomóc w polowaniu na egzoplanety wokół czerwonych karłów.
Jedno jest jednak jasne. To ostatnie odkrycie jest kolejną wskazówką, że łowcy czerwonych karłów będą miejscem, w którym łowcy egzoplanet będą musieli skupić swoje wysiłki w nadchodzących latach i dekadach. Te gwiazdy o niskiej masie, super chłodne i o niskiej jasności są miejscem, w którym dokonuje się najbardziej interesujących i ekstremalnych odkryć. A to, czego możemy się nauczyć, studiując je, zapowiada się najgłębiej!
