TESS agentúry NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite) našla svoju prvú planétu veľkosti Zeme, ktorá sa nachádza v obývateľnej zóne jej hostiteľskej hviezdy. Zistenie bolo potvrdené pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu. Táto planéta je jedným z mála svetov veľkosti Zeme, aké sa kedy našli v obývateľnej zóne.
Planéta sa volá TOI 700 da je vzdialená asi 100 svetelných rokov od Zeme. Obieha TOI 700, chladnú hviezdu M-trpaslíka (červeného trpaslíka) v súhvezdí Dorado. Toto je kľúčový objav pre TESS, pretože bol navrhnutý na fretovanie planét Zemskej veľkosti v iných solárnych systémoch.
Podľa konvencií o astronomickom pomenovávaní je TOI 700 d štvrtou najvzdialenejšou planétou od svojej hviezdy. Písmená b a c sú planéty bližšie k hviezde. (Písmeno a je vyhradené pre hviezdu a všetkých sprievodných sprievodcov.)
TESS nájde planéty monitorovaním veľkých záberov oblohy po dobu 27 dní. Zisťuje pokles hviezdneho svetla, keď medzi nami a hviezdou prechádza exoplaneta. Zakaždým, keď planéta prejde pred svoju hviezdu, nazýva sa to tranzit. V tomto prípade TESS zachytil tri planéty v systéme TOI 700, ktoré sa viackrát preplávali.
Nový systém a jeho planéta sú z astronomického hľadiska relatívne blízko. Táto blízkosť je kľúčovou súčasťou misie TESS: nielen je navrhnutá na nájdenie planét Zemskej veľkosti, ale tiež na umožnenie ďalšiemu ďalekohľadu vykonávať následné pozorovania. Čím ďalej je exoplaneta, tým je to ťažšie.
„TESS bol navrhnutý a uvedený na trh špeciálne na nájdenie planét Zemských rozmerov obiehajúcich okolo hviezd,“ povedal Paul Hertz, riaditeľ divízie astrofyziky na ústredí NASA vo Washingtone. „Planéty okolo blízkych hviezd sa najľahšie sledujú pomocou väčších ďalekohľadov vo vesmíre a na Zemi. Objavovanie TOI 700 d je pre TESS kľúčovým vedeckým nálezom. Potvrdenie veľkosti planéty a stavu obývateľnej zóny pomocou Spitzera je ďalšou výhrou pre Spitzer, keď sa blíži koniec vedeckých operácií v januári. “
Hostiteľská hviezda je malá, chladná M-trpaslík (červený trpaslík), ktorá má asi 40% hmotnosti Slnka. Riadky, na ktoré sa štúdie TESS nazývajú sektory, a TOI 700 sa objavili vo viacerých sektoroch počas prvého roku prevádzky TESS. Astronómovia pôvodne hviezdu nesprávne identifikovali ako viac podobnú našej Slnku. To zase spôsobilo, že planéty vyzerali väčšie a horúce. Nakoniec bola chyba opravená a astronómovia teraz vidia, že TOI 700 d je v obývateľnej zóne.
"Keď sme opravili parametre hviezdy, veľkosť jej planét klesla a uvedomili sme si, že najvzdialenejšia bola o veľkosti Zeme a v obývateľnej zóne," uviedla Emily Gilbertová, jedna z vedcov a postgraduálnej univerzity na University of chicago.
Jeden problém s exoplanetami obiehajúcimi po hviezdach červeného trpaslíka je horiaci. Červení trpaslíci sú dlhovekí, čo z nich robí zaujímavých kandidátov na rozvoj života na ich planétach. Môžu však vykazovať výrazné vzplanutie, niekedy zdvojnásobenie svojho energetického výkonu v priebehu niekoľkých minút, čo spôsobuje veľkú debatu, pokiaľ ide o potenciálnu obývateľnosť ich planét. Ale podľa Gilberta TOI 700 d nevykazuje ohnivú aktivitu.
"Navyše, v 11 mesiacoch údajov sme nevideli žiadne svetlice od hviezdy, čo zlepšuje šance na to, aby bolo TOI 700 d obývateľné a uľahčilo modelovanie jeho atmosférických a povrchových podmienok," uviedol Gilbert.
Ďalším problémom exoplanet obiehajúcich červené trpasličie hviezdy je prílivové blokovanie. Pretože červení trpaslíci produkujú oveľa menej energie ako hviezda ako naše Slnko, musia byť planéty veľmi blízko k nim, aby boli v obývateľnej zóne. Táto blízkosť však vedie k prílivu a odlivu, čo by mohlo znížiť šance na obývanie. Podľa tímu, ktorý stojí za touto prácou a ktorý ju predstavil na výročnom stretnutí americkej astronómie, sú tieto planéty takmer určite uzamknuté.
Najvnútornejšia planéta, TOI 700 b, je približne rovnaká ako Zem a obieha každých 10 dní. Stredná planéta, 700 c, je 2,6-krát väčšia ako Zem a dokončuje obežnú dráhu každých 16 dní. 700 c je pravdepodobne svet, v ktorom dominuje plyn. 700 d je o 20% väčšia ako Zem a dokončí obežnú dráhu za 37 dní.
Z dôvodu významu tohto objavu - prvého sveta veľkosti Zeme v obývateľnej zóne - chceli vedci mať istotu. Z dôvodu potreby istoty tím vedcov vedený Josephom Rodriguezom z Centra pre astrofyziku | Harvard & Smithsonian, požiadal Spitzer o následné pozorovania, aby potvrdil TOI 700 d.
Nie je to prvýkrát, čo bol vyzvaný Spitzerov vesmírny teleskop agentúry NASA, aby potvrdil objav exoplanety, a Spitzer to pribil.
"Spitzer videl tranzit TOI 700 d presne vtedy, keď sme to očakávali."
Joseph Rodriguez, Harvard a SMithsonianské centrum pre astrofyziku
"Vzhľadom na dopad tohto objavu - že je to prvá planéta ZIT, ktorá je obývateľnou zónou Zeme - sme skutočne chceli, aby naše chápanie tohto systému bolo čo najkonkrétnejšie," uviedol Rodriguez. „Spitzer videl tranzit TOI 700 d presne vtedy, keď sme to očakávali. Je to skvelý doplnok k dedičstvu misie, ktorá pomohla potvrdiť dve z planét TRAPPIST-1 a identifikovať ďalších päť. “
Spitzer poskytol silné potvrdenie toho, čo zistil TESS. Potvrdilo sa, že tranzit bol v skutočnosti planétou, a nie menšou, stmavšou spoločníčkou. Spitzer tiež spresnil dôveru v merania TESS. NASA v tlačovej správe uvádza, že Spitzer „vylepšil svoje merania orbitálneho obdobia <TOI 700 d> o 56% a jeho veľkosť o 38%.“ Ďalšie pozorovania malého pozemného ďalekohľadu s dĺžkou 1 meter poskytli ďalšie potvrdenie tohto objavu.
Ale aj pri tomto pozorovaní sú astronómovia stále v ranom štádiu skúmania tejto planéty a jej systému. Vďaka svojej blízkosti budú môcť astronómovia používať pozemné teleskopy na presnejšie štúdium hmotnosti 700 d a dúfajme, že potvrdia terestriálnu alebo plynnú povahu všetkých troch exoplanet v systéme.
Pri pohľade do budúcnosti by budúce ďalekohľady - pozemné aj vesmírne ďalekohľady - mali byť schopné dôkladnejšie študovať planéty, možno dokonca určiť ich atmosférické zloženie. Ale to je v budúcnosti. Informácie, ktoré majú astronómovia, sú zatiaľ cenné: môžu sa použiť na modelovanie planét a vytváranie predpovedí.
Vedci z Goddard Space Flight Center NASA už vytvorili 20 modelov potenciálnych prostredí 700 d, aby zistili, aké tlakové a teplotné podmienky môžu viesť k obývateľnosti. Ale nech už modelujú čokoľvek a akékoľvek ďalšie následné pozorovania zistia asi 700 d, je pravdepodobné, že sa veľmi líšia od Zeme. Svetovo uzamknutý svet by mal výrazne odlišné počasie a klímu.
"Je to vzrušujúce, pretože bez ohľadu na to, čo sa dozvieme o planéte, bude to vyzerať úplne inak ako to, čo tu máme na Zemi."
Gabrielle Engelmann-Suissa, výskumná asistentka, vedúca tímu pre modelovanie.
Modely slúžia dôležitému účelu pri porozumení exoplanet ako TOI 700 d. Modelovaním atmosféry planéty môžu astronómovia predpovedať, ako budú vyzerať atmosférické spektrá. Tieto modely sa dajú porovnať so skutočnými spektrami, keď ich získame, aby poskytli astronómom východiskový bod pre ďalšie pochopenie exoplanety.
"Jedného dňa, keď máme skutočné spektrá od TOI 700 d, môžeme ustúpiť, priradiť ich k najbližšiemu simulovanému spektru a potom ho porovnať s modelom," uviedla Gabrielle Engelmann-Suissa, výskumná asistentka Goddardu, ktorá viedla modelový tím. , "Je to vzrušujúce, pretože bez ohľadu na to, čo sa dozvieme o planéte, bude to vyzerať úplne inak ako to, čo tu máme na Zemi."
Modelový tím vyrobil 20 rôznych modelov za 700 d. V jednej simulácii mal exoplaneta hustú atmosféru s dominujúcim oxidom uhličitým podobnú mladému Marsu. V tomto modeli mala hviezdou orientovaná strana hlbokú vrstvu mrakov. V inom modeli je planéta pozemská verzia Zeme, bez mračna as vetrom prúdiacim ďalej od nočnej strany planéty, zbiehajúcou sa na hviezdnej strane.
TESS je asi v polovici svojej dvojročnej misie na nájdenie exoplanet. Astronómovia očakávajú, že TESS nájde 10 000 planét a odhaduje, že asi 10 z nich by mohlo svetom podobným Zemi v obývateľných zónach hviezd, ako je naše Slnko. TESS vedie a prevádzkuje MIT a riadi ho Goddard Space Flight Center NASA.
Viac:
- Tlačová správa: NASA Planet Hunter nájde svoj 1. svetový obytný priestor veľkosti Zeme
- NASA: TESS, satelit prieskumu tranzitnej exoplanety
- Space Magazine: Teraz, keď je TESS funkčný, astronómovia odhadujú, že nájdu 14 000 planét. 10 by mohlo byť pozemským svetom v obývateľnej zóne Slnečnej hviezdy
