Kiedy NASA uruchomiła TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) w 2018 roku, miała konkretny cel. Podczas gdy jego poprzednik, statek kosmiczny Kepler, znalazł tysiące egzoplanet, wiele z nich było gigantycznymi gazowymi gigantami. TESS został wysłany w kosmos z obietnicą: znaleźć mniejsze planety podobnej wielkości do Ziemi i Neptuna, krążące wokół stabilnych gwiazd bez większego rozbłysku. Astronomowie mieli nadzieję, że ograniczenia te zidentyfikują więcej egzoplanet, które potencjalnie nadają się do zamieszkania.
Dzięki odkryciu trzech nowych egzoplanet, TESS spełnia swoją obietnicę.
Trzy nowe egzoplanety nie są tym, do czego jesteśmy przyzwyczajeni. Podczas misji statku kosmicznego Kepler przyzwyczailiśmy się do odkryć egzoplanet. Ale planety były w większości większe niż Ziemia, a wiele z nich było gazowymi gigantami, gorącymi Jowiszami i tym podobne. Ale te trzy nowe są różne: jeden jest nieco większy niż Ziemia, a pozostałe dwa są około dwa razy większe od Neptuna, który jest niewielki pod względem egzoplanet.
Wszystkie trzy krążą wokół słabej, chłodnej gwiazdy o nazwie TOI (TESS Object Of Interest) 270, oddalonej o około 73 lata świetlne w gwiazdozbiorze Pictor. TOI 270 to karłowata gwiazda typu M, która jest o około 40% mniejsza od naszego Słońca zarówno pod względem masy, jak i wielkości. Jest także o około jedną trzecią chłodniejszy niż Słońce. Trzy planety są umiarkowane pod względem planetarnym, ale planety są wciąż dość gorące w porównaniu do Ziemi, ponieważ są blisko swojej gwiazdy.
Trzy planety są nazwane TOI 270 b, cid od od najbardziej wewnętrznej do najbardziej oddalonej planety, zgodnie z konwencją.
TOI 270 b jest prawdopodobnie skalistym światem, takim jak Ziemia, ale o około 25% większym. Obłożenie jej gwiazdy w odległości 0,03 AU zajmuje tylko 3,4 dnia, około 13 razy bliżej jej gwiazdy niż Merkurego od Słońca. Zespół TESS przypuszcza, że jest około 1,9 razy masywniejszy niż Ziemia.
Niestety 270 b jest upalne. Nie tak gorący jak wiele gorących Jowiszów, które odkrył Kepler, ale wciąż zbyt gorący dla życia, jakie znamy. Jest to temperatura równowagi - temperatura przed wszelkimi skutkami atmosferycznymi - wynosi 254 Celsjusza (490 F.). Jest ona również przyporządkowana do gwiazdy.
Środkowa planeta nosi nazwę TOI 270 c i jest 2,4 razy większa od Ziemi. Krąży wokół gwiazdy co 5,7 dni. Najbardziej oddalona planeta, 270 d, jest 2,1 razy większa od Ziemi i okrąża gwiazdę co 11,4 dni. Nazywają te dwie planety „mini-neptunami”, ponieważ składają się głównie z gazu i mają około połowy wielkości Neptuna. Obaj są również przypieczętowani swoją gwiazdą.
Najbardziej oddalona planeta jest szczególnie interesująca dla naukowców, ponieważ jest najbardziej umiarkowaną planetą spośród trzech. Temperatura równowagi TOI 270 d wynosi około 66 stopni Celsjusza (150 F), wciąż jest bardzo gorąca w kategoriach ziemskich, ale na tyle umiarkowana, że jest rzadka dla egzoplanet.
Nowy artykuł opisujący te odkrycia opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy. Artykuł zatytułowany jest „Super-Ziemia i dwie pod-Neptuny podróżujące po pobliskim i cichym karle M TOI-270”.
„Ten system jest dokładnie tym, co zaprojektowano w celu znalezienia TESS - małe, umiarkowane planety, które mijają lub przechodzą przed nieaktywną gwiazdą macierzystą, której brakuje nadmiernej aktywności gwiezdnej, takiej jak rozbłyski”, powiedział główny badacz Maximilian Günther, doktor habilitowany Torres Stypendysta Massachusetts Institute of Technology's (MIT) Kavli Institute for Astrophysics and Space Research w Cambridge. „Ta gwiazda jest cicha i bardzo blisko nas, a zatem znacznie jaśniejsza niż gwiazdy macierzyste porównywalnych układów. Dzięki rozszerzonym obserwacjom wkrótce będziemy mogli określić skład tych światów, ustalić, czy są obecne atmosfery i jakie gazy zawierają, i więcej.
Odkrycia te są interesujące, ponieważ nasz Układ Słoneczny nie zawiera niczego takiego jak dwie mini-Neptunes lub sub-Neptunes. W rzeczywistości, o ile wiemy, planety o wielkości od 1,5 do 2 razy większej od Ziemi są bardzo rzadkie w populacji egzoplanet.
„Ciekawym aspektem tego systemu jest to, że jego planety pokonują dobrze ustaloną lukę w znanych rozmiarach planet” - powiedział współautor Fran Pozuelos, doktorant z University of Liège w Belgii. „Rzadko zdarza się, aby planety miały rozmiary od 1,5 do dwóch razy większe niż Ziemia z powodów prawdopodobnie związanych ze sposobem ich powstawania, ale wciąż jest to bardzo kontrowersyjny temat. TOI 270 jest doskonałym laboratorium do badania marginesów tej luki i pomoże nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób układają się i ewoluują systemy planetarne. ”
Astronomowie mieli nadzieję, że TESS znajdzie takie typy planet, aby inne teleskopy mogły dokonywać dalszych obserwacji. W szczególności Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie w stanie zidentyfikować atmosferę niektórych z tych planet.
„TOI 270 jest idealnie usytuowany na niebie do badania atmosfery jego planet zewnętrznych za pomocą przyszłego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba Jamesa Webba”, powiedziała współautorka Adina Feinstein, doktorantka na Uniwersytecie w Chicago. „Będzie to obserwowane przez Webba przez ponad pół roku, co może pozwolić na naprawdę interesujące badania porównawcze pomiędzy atmosferami TOI 270 c i d.”
Zespół stojący za tymi wynikami uważa, że chociaż wyniki są ekscytujące, w tym układzie słonecznym jest coś więcej. Dodatkowe obserwacje mogą ujawnić inne planety. Być może istnieje inna skalista planeta dalej od gwiazdy niż TOI 270 d. Jeśli tak, może być jeszcze bardziej umiarkowany. A jeśli ma skaliste jądro i atmosferę, może gromadzić ciekłą wodę na swojej powierzchni.
To ekscytujące czasy w badaniach egzoplanet. Przy takich wynikach, a wraz z pojawieniem się Jamesa Webba w Internecie, nasze zrozumienie populacji egzoplanet będzie rosło w zawrotnym tempie.
Więcej:
- Informacja prasowa: Misja TESS NASA „Hat Trick” z 3 nowymi światami
- Artykuł badawczy: Super-Ziemia i dwie pod-Neptuny podróżujące po pobliskim i cichym karle M TOI-270
- NASA TESS
- Space Magazine: Ile planet znajdzie TESS?
- Space Magazine: Teraz, gdy TESS działa, astronomowie szacują, że znajdzie 14 000 planet. 10 światów podobnych do Ziemi w strefie zamieszkania podobnej do Słońca
