NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) znalazła swoją pierwszą planetę wielkości Ziemi znajdującą się w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy macierzystej. Znalezisko zostało potwierdzone przez Spitzer Space Telescope. Ta planeta jest jednym z niewielu światów wielkości Ziemi, jakie kiedykolwiek znaleziono w strefie nadającej się do zamieszkania.
Planeta nazywa się TOI 700 d i znajduje się w odległości około 100 lat świetlnych od Ziemi. Krąży wokół TOI 700, chłodnej gwiazdy M-karzeł (czerwony karzeł) w gwiazdozbiorze Dorado. Jest to kluczowe odkrycie dla TESS, ponieważ zostało ono zaprojektowane do wyłapywania planet wielkości Ziemi w innych układach słonecznych.
Według konwencji nazewnictwa astronomicznego TOI 700 d jest czwartą najdalszą planetą od swojej gwiazdy. Litery b i c to planety bliżej gwiazdy. (Litera a jest zarezerwowana dla gwiazdy i wszystkich jej towarzyszy).
TESS znajduje planety, monitorując duże połacie nieba przez 27 dni. Wykrywa spadek światła gwiazd, gdy między nami a gwiazdą przechodzi egzoplaneta. Za każdym razem, gdy planeta przechodzi przed swoją gwiazdą, nazywa się to tranzytem. W tym przypadku TESS złapał trzy planety w systemie TOI 700 tranzytujące wiele razy.
Nowy system i jego planeta są stosunkowo blisko astronomicznie. Ta bliskość jest kluczową częścią misji TESS: nie tylko ma ona na celu znalezienie planet wielkości Ziemi, ale także umożliwia innym teleskopom prowadzenie obserwacji. To utrudniało, im dalej jest egzoplaneta.
„TESS został zaprojektowany i wystrzelony specjalnie w celu znalezienia planet wielkości Ziemi krążących wokół pobliskich gwiazd” - powiedział Paul Hertz, dyrektor działu astrofizyki w centrali NASA w Waszyngtonie. „Planety wokół pobliskich gwiazd są najłatwiejsze do śledzenia za pomocą większych teleskopów w kosmosie i na Ziemi. Odkrywanie TOI 700 d jest kluczowym odkryciem naukowym dla TESS. Potwierdzenie wielkości planety i statusu strefy zamieszkania za pomocą Spitzera to kolejne zwycięstwo Spitzera, gdy zbliża się koniec operacji naukowych w styczniu. ”
Gwiazda-gospodarz to mała, chłodna gwiazda M-karzeł (czerwony karzeł) o masie około 40% masy Słońca. Pokosy, które badania TESS nazywane są sektorami, a TOI 700 pojawił się w wielu sektorach podczas pierwszego roku działalności TESS. Pierwotnie astronomowie błędnie zidentyfikowali gwiazdę jako bardziej podobną do naszego Słońca. To z kolei sprawiło, że planety wydają się większe i cieplejsze. Ostatecznie błąd został skorygowany i teraz astronomowie widzą, że TOI 700 d znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania.
„Kiedy skorygowaliśmy parametry gwiazdy, rozmiary jej planet spadły, i zdaliśmy sobie sprawę, że najbardziej oddalona jest wielkości Ziemi i strefy zamieszkałej”, powiedziała Emily Gilbert, jedna z naukowców i doktorantka na University of Chicago.
Jeden problem z egzoplanetami krążącymi wokół czerwonych karłów to migotanie. Czerwone karły są długowieczne, co czyni ich interesującymi kandydatami do rozwoju życia na ich planetach. Ale mogą wykazywać znaczne rozbłyski, czasami podwajając swoją wydajność energetyczną w ciągu kilku minut, co powoduje wiele dyskusji, jeśli chodzi o potencjalną możliwość zamieszkania na ich planetach. Ale według Gilberta TOI 700 d nie wykazuje rozszerzającej się aktywności.
„Dodatkowo w ciągu 11 miesięcy danych nie zaobserwowaliśmy rozbłysków gwiazdy, co zwiększa szanse, że TOI 700 d nadaje się do zamieszkania i ułatwia modelowanie warunków atmosferycznych i powierzchniowych”, powiedział Gilbert.
Innym problemem związanym z egzoplanetami krążącymi wokół czerwonych karłów jest blokowanie pływów. Ponieważ czerwone karły wytwarzają o wiele mniej energii niż gwiazda taka jak nasze Słońce, planety muszą znajdować się bardzo blisko nich, aby znajdować się w strefie zamieszkiwalnej. Ale ta bliskość prowadzi do zablokowania pływów, co może zmniejszyć szanse na zamieszkanie. Według zespołu odpowiedzialnego za tę pracę, który przedstawił ją na dorocznym spotkaniu American Astronomical, planety te prawie na pewno są zablokowane pod względem pływów.
Najbardziej wewnętrzna planeta, TOI 700 b, jest mniej więcej tego samego rozmiaru co Ziemia i krąży co 10 dni. Środkowa planeta, 700 c, jest 2,6 razy większa niż Ziemia i okrąża orbitę co 16 dni. 700 c jest prawdopodobnie światem zdominowanym przez gaz. 700 d jest około 20% większe niż Ziemia i okrąża orbitę w 37 dni.
Ze względu na znaczenie tego odkrycia - pierwszego ziemskiego świata w strefie zamieszkiwalnej - naukowcy chcieli być tego pewni. Ze względu na tę potrzebę pewności zespół naukowców pod przewodnictwem Josepha Rodrigueza z Centrum Astrofizyki | Harvard i Smithsonian poprosili o dalsze obserwacje ze Spitzerem w celu potwierdzenia TOI 700 d.
To nie pierwszy raz, gdy kosmiczny teleskop Spitzer NASA został wezwany do potwierdzenia odkrycia egzoplanety, i Spitzer go przybił.
„Spitzer widział TOI 700 d tranzytu dokładnie wtedy, gdy się tego spodziewaliśmy”.
Joseph Rodriguez, Harvard i SMithsonian Center for Astrophysics
„Biorąc pod uwagę wpływ tego odkrycia - że jest to pierwsza planeta TESS o powierzchni mieszkalnej w strefie Ziemi - naprawdę chcieliśmy, aby nasze zrozumienie tego systemu było jak najbardziej konkretne”, powiedział Rodriguez. „Spitzer widział TOI 700 d tranzytu dokładnie wtedy, gdy się tego spodziewaliśmy. To świetny dodatek do dziedzictwa misji, która pomogła potwierdzić dwie planety TRAPPIST-1 i zidentyfikować pięć kolejnych. ”
Spitzer stanowczo potwierdził to, co znalazł TESS. Potwierdził, że tranzyt był w rzeczywistości planetą, a nie mniejszą, ciemniejszą gwiazdą towarzyszącą. Spitzer poprawił także zaufanie do pomiarów TESS. W komunikacie prasowym NASA mówi, że Spitzer „zaostrzył swoje pomiary okresu orbitalnego <TOI 700 d> o 56%, a jego rozmiar o 38%”. Dalsze obserwacje małego, 1-metrowego naziemnego teleskopu dostarczyły dodatkowego potwierdzenia odkrycia.
Ale nawet przy tych wszystkich obserwacjach astronomowie są wciąż na wczesnych etapach badania tej planety i jej układu. Dzięki swojej bliskości astronomowie będą mogli używać naziemnych teleskopów do dokładniejszego badania masy 700 d oraz, miejmy nadzieję, potwierdzenia ziemskiej lub gazowej natury wszystkich trzech egzoplanet w systemie.
Patrząc w przyszłość, przyszłe teleskopy - zarówno naziemne, jak i kosmiczne - powinny być w stanie dokładniej zbadać planety, być może nawet określając ich skład atmosferyczny. Ale to w przyszłości. Na razie informacje, które posiadają astronomowie, są cenne: można je wykorzystać do modelowania planet i dokonywania prognoz.
Naukowcy z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard w NASA stworzyli już 20 modeli potencjalnych środowisk 700 d, aby sprawdzić, jakie warunki ciśnienia i temperatury mogą prowadzić do zamieszkiwania. Ale bez względu na to, co modelują, i jakiekolwiek przyszłe obserwacje ok. 700 d, prawdopodobnie będą one bardzo różne od Ziemi. Świat, w którym panuje porządek, miałby zupełnie inną pogodę i klimat.
„To ekscytujące, ponieważ bez względu na to, czego się dowiemy o planecie, będzie wyglądać zupełnie inaczej niż na Ziemi”.
Gabrielle Engelmann-Suissa, asystent ds. Badań, kierownik zespołu ds. Modelowania.
Modele służą ważnemu celowi w zrozumieniu egzoplanet, takich jak TOI 700 d. Modelując atmosferę planety, astronomowie mogą przewidzieć, jak wyglądałyby widma atmosferyczne. Modele te można porównać do rzeczywistych widm, gdy je otrzymamy, aby dać astronomom punkt wyjścia do dalszego zrozumienia egzoplanety.
„Kiedyś, gdy mamy prawdziwe widma z TOI 700 d, możemy cofnąć się, dopasować je do najbliższego symulowanego spektrum, a następnie dopasować to do modelu”, powiedziała Gabrielle Engelmann-Suissa, asystentka badawcza z Goddard, która kierowała zespołem modelującym . „To ekscytujące, ponieważ bez względu na to, czego się dowiemy o planecie, będzie wyglądać zupełnie inaczej niż na Ziemi”.
Zespół modelek wyprodukował 20 różnych modeli za 700 d. W jednej symulacji egzoplaneta miała gęstą atmosferę zdominowaną przez dwutlenek węgla podobną do młodego Marsa. W tym modelu strona zwrócona w stronę gwiazdy miała głęboką warstwę chmur. W innym modelu planeta jest ziemską wersją Ziemi, bezchmurną i z wiatrami odpływającymi z nocnej strony planety, zbieżnymi po stronie gwiazdy.
TESS jest mniej więcej w połowie swojej dwuletniej misji poszukiwania egzoplanet. Astronomowie oczekują, że TESS znajdzie 10 000 planet, i szacują, że około 10 z nich mogłoby przypominać ziemskie światy w strefach życia gwiazd takich jak nasze Słońce. TESS jest zarządzany i obsługiwany przez MIT, a zarządzany przez NASA Goddard Space Flight Center.
Więcej:
- Informacja prasowa: NASA Planet Hunter odnajduje swój pierwszy światowy obszar zamieszkały wielkości Ziemi
- NASA: TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite
- Space Magazine: Teraz, gdy TESS działa, astronomowie szacują, że znajdzie 14 000 planet. 10 światów podobnych do Ziemi w strefie zamieszkania podobnej do Słońca
