Ο υποπλανήτης Ποσειδώνας περιφέρεται στην «κατοικήσιμη ζώνη» ενός κόκκινου νάνου αστέρα

οδήγησε Πανεπιστήμιο της Βέρνης, μια διεθνής ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ένα υποσυστατικόΠοσειδώνας εξωηλιακός πλανήτης Περιφέρεται γύρω από έναν κόκκινο νάνο αστέρα. Η ανακάλυψη έγινε επίσης χάρη σε παρατηρήσεις που έγιναν από το αστεροσκοπείο SAINT-EX στο Μεξικό. Η SAINT-EX λειτουργεί από μια κοινοπραξία που περιλαμβάνει το Κέντρο Διαστήματος και Οικοτόπου (CSH) στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης και το Εθνικό Κέντρο Ικανότητας στην Έρευνα από το NCCR PlanetS.

Οι κόκκινοι νάνοι είναι μικρά αστέρια, και επομένως πιο ψυχρά από τον Ήλιο μας. Γύρω από αστέρια όπως αυτά, είναι δυνατό το νερό σε υγρή μορφή σε πλανήτες πιο κοντά στο αστέρι από ό,τι στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Η απόσταση μεταξύ ενός εξωπλανήτη και του αστέρα του είναι καθοριστικός παράγοντας για την ανακάλυψή του: όσο πιο κοντά βρίσκεται ένας πλανήτης στο άστρο του, τόσο πιο πιθανό είναι να ανιχνευθεί.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό, Αστρονομία και αστροφυσικήΣε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές με επικεφαλής τη Δρ Nicole Chanch του CSH Center for Space and Habitat στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης αναφέρουν την ανακάλυψη ενός εξωπλανήτη TOI-2257 b σε τροχιά γύρω από έναν κοντινό κόκκινο νάνο. Η Nicole Schanci είναι επίσης μέλος του National Center for Competence in Planetary Research, το οποίο διοικείται από το Πανεπιστήμιο της Βέρνης μαζί με το Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

Ένα ειδικό τηλεσκόπιο είναι μέρος της λύσης

Οι εξωπλανήτες που βρίσκονται πολύ μακριά από το ηλιακό μας σύστημα δεν μπορούν να παρατηρηθούν απευθείας με τηλεσκόπιο – είναι πολύ μικροί και αντανακλούν πολύ λίγο φως. Ωστόσο, ένας από τους τρόπους για να ανακαλύψετε αυτούς τους πλανήτες είναι η μέθοδος διέλευσης. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση τηλεσκοπίων για την αναζήτηση βυθίσεων στη φωτεινότητα ενός αστεριού που συμβαίνουν όταν πλανήτες περνούν μπροστά από το αστέρι. Οι επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις των βυθίσεων στη φωτεινότητα του άστρου δίνουν ακριβείς μετρήσεις του τροχιακού κύκλου του πλανήτη γύρω από το αστέρι και το βάθος διέλευσης επιτρέπει στους ερευνητές να προσδιορίσουν τη διάμετρο του πλανήτη. Όταν συνδυάζεται με εκτιμήσεις της μάζας ενός πλανήτη από άλλες μεθόδους, όπως η χρήση μετρήσεων ακτινικής ταχύτητας, μπορεί να υπολογιστεί η πυκνότητα ενός πλανήτη.

Ο πλανήτης TOI-2257 b αναγνωρίστηκε αρχικά με δεδομένα από NASAΔιερχόμενος δορυφόρος έρευνας εξωπλανητών αυτός-τράγος διαστημικό τηλεσκόπιο. Το νεαρό αστέρι παρατηρήθηκε για τέσσερις μήνες, αλλά τα κενά μεταξύ των παρατηρήσεων σήμαιναν ότι δεν ήταν σαφές εάν η μείωση της φωτεινότητας θα μπορούσε να εξηγηθεί από τις διελεύσεις ενός πλανήτη με τροχιά 176, 88, 59, 44 ή 35 ημερών.

Το Παρατηρητήριο SAINT-EX είναι μια πλήρως αυτοματοποιημένη εγκατάσταση που φιλοξενεί ένα τηλεσκόπιο ενός μέτρου και εδρεύει στο Μεξικό. Πίστωση: Ινστιτούτο Αστρονομίας, UNAM / E. Cadena

Η παρατήρηση του αστέρα με το παγκόσμιο τηλεσκόπιο του Παρατηρητηρίου Las Cumbres απέκλεισε αργότερα την πιθανότητα ότι ο πλανήτης με περίοδο τροχιάς 59 ημερών είχε προκαλέσει τη μείωση της φωτεινότητας. «Στη συνέχεια, θέλαμε να δούμε αν ήταν δυνατή μια τροχιακή περίοδος 35 ημερών», εξηγεί η Nicole Shanshi.

Το τηλεσκόπιο SAINT-EX με έδρα το Μεξικό, σε συνεργασία με την CSH και την NCCR PlanetS, έχει σχεδιαστεί με σκοπό τη λεπτομερέστερη μελέτη των ερυθρών νάνων και των πλανητών τους. Το SAINT-EX είναι ένα αρκτικόλεξο που σημαίνει Αναζήτηση και χαρακτηρισμός διερχόμενων εξωπλανητών. Το έργο πήρε το όνομά του προς τιμήν του Antoine de Saint-Exupery (Saint X), του διάσημου συγγραφέα, ποιητή και αεροπόρου. Ο SAINT-EX παρατήρησε μια μερική διέλευση του TOI-2257 b και ήταν σε θέση να επιβεβαιώσει την ακριβή περίοδο τροχιάς του εξωπλανήτη γύρω από το άστρο του, 35 ημέρες. «Μετά από άλλες 35 ημέρες, η SAINT-EX μπόρεσε να παρακολουθήσει ολόκληρη τη διέλευση, κάτι που μας έδωσε περισσότερες πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά του συστήματος», λέει ο συν-συγγραφέας Robert Wells της CSH, ο οποίος συμμετείχε στην επεξεργασία των δεδομένων.

Ένας εύκρατος πλανήτης με ακανόνιστη τροχιά

Με μια τροχιακή περίοδο 35 ημερών, το TOI-2257 b περιστρέφεται γύρω από το άστρο-ξενιστή σε απόσταση στην οποία είναι δυνατό να υπάρχει υγρό νερό στον πλανήτη, και επομένως μπορούν να υπάρχουν ευνοϊκές συνθήκες για την εμφάνιση ζωής. Οι πλανήτες στη λεγόμενη «κατοικήσιμη ζώνη» κοντά σε έναν μικρό κόκκινο νάνο είναι εύκολο να μελετηθούν επειδή οι περίοδοι τροχιάς τους είναι μικρότερες και επομένως μπορούν να παρατηρηθούν πιο συχνά. Η ακτίνα του TOI-2257 b (2,2 φορές μεγαλύτερη από τη Γη) δείχνει ότι ο πλανήτης είναι μάλλον αέριος, με υψηλή ατμοσφαιρική πίεση που δεν ευνοεί τη ζωή.

Αρχεία pixel στόχου TESS για τους τομείς 14, 20, 21 και 26 που παρατηρήθηκαν από το TOI-2257, τα οποία δημιουργήθηκαν από tpfplotter (Aller et al. 2020). Οι εγκοπές που χρησιμοποιούνται για φωτομετρική εξαγωγή από τον αγωγό SPOC εμφανίζονται ως σκιασμένες περιοχές με κόκκινο χρώμα. Ο κατάλογος Gaia DR2 (Συνεργασία Gaia 2018) σχεδιάζεται υπερβολικά, με όλες τις πηγές έως και 6 μεγέθη σε αντίθεση με το TOI-2257 να εμφανίζονται ως κόκκινοι κύκλοι. Σημειώνουμε ότι το μέγεθος του συμβόλου είναι ανάλογο με τη διακύμανση μεγέθους. Ενώ το αστέρι είναι σχετικά απομονωμένο, υπάρχει μια μικρή ποσότητα ρύπανσης από εξωτερικές πηγές, που κυμαίνεται από 2-5% της συνολικής ροής. Πίστωση: DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280

«Βρήκαμε ότι το TOI-2257 b δεν έχει κυκλικό, ομόκεντρο τροχιακό», εξηγεί η Nicole Shansch. Στην πραγματικότητα, είναι ο πιο εξωτικός πλανήτης που έχει ανακαλυφθεί ποτέ σε τροχιά γύρω από ένα ψυχρό αστέρι. «Όσον αφορά τη κατοικησιμότητα, αυτά είναι άσχημα νέα», συνεχίζει η Nicole Shanchy. «Ενώ η μέση θερμοκρασία του πλανήτη είναι άνετη, κυμαίνεται από -80 βαθμούς Κελσίου έως περίπου 100 βαθμούς Κελσίου ανάλογα με το πού βρίσκεται ο πλανήτης στην τροχιά του, μακριά ή κοντά στο αστέρι». Μια πιθανή εξήγηση για αυτήν την εκπληκτική τροχιά είναι ότι ένας γιγάντιος πλανήτης στο σύστημα παραμονεύει και διαταράσσει την τροχιά του TOI 2257 b. Πρόσθετες παρατηρήσεις που μετρούν την ακτινική ταχύτητα του άστρου θα βοηθήσουν στην επιβεβαίωση της κεντρικής εκκεντρότητας και στην αναζήτηση πιθανών πρόσθετων πλανητών που δεν μπορούν να παρατηρηθούν κατά τη διέλευση.

Φίλτρο για παρακολούθηση με JWST

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), το οποίο εκτοξεύτηκε με επιτυχία στις 25 Δεκεμβρίου, θα φέρει επανάσταση στην αναζήτηση της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών. Προκειμένου να δοθεί προτεραιότητα στους καλούς υποψηφίους για παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας JWST, έχει αναπτυχθεί ένα φασματοφωτόμετρο μετάδοσης (TSM) που ταξινομεί διάφορες ιδιότητες του συστήματος. Το TOI-2257 b είναι καλά τοποθετημένο σε σχέση με το TSM και είναι ένας από τους πιο ελκυστικούς υποστόχους του Ποσειδώνα για περαιτέρω παρατηρήσεις. «Συγκεκριμένα, ο πλανήτης μπορεί να μελετηθεί για σημάδια χαρακτηριστικών όπως οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα», καταλήγει η Nicole Shansh.

Αναφορά: «TOI-2257 b: Εκκεντρικός υπο-Ποσειδώνας μεγάλης εμβέλειας περνά μέσα από έναν κοντινό Μ νάνο» των N. Schanche, FJ Pozuelos, MN Günther, RD Wells, AJ Burgasser, P. Chinchilla, L. Delrez και E. Ducrot, LJ Garcia, Y. Gómez, Maqueo Chew, E. Jofré, BV Rackham, D. Sebastian, KG Stassun, D. Stern, M. Timmermans, K. Barkaoui, A. Belinski, Z. Benkhaldoun, W. Benz, A. Perilla, F. Boshi, A.· Bordanov, D.; Charbonneau, J.L. Christiansen, CA Collins, B.-O. Demore, Μ.; Devora Bagaris, γ. De Witt, Dr. Dragomir, γ. Dansfield, E. Forlan, M. Gaschoy, M. Gillon, C. Jenelka, M.A. K. Heng, CE Henze, K. Hesse, SB Howell, E. Jehin, J. Jenkins, EN Jensen, M. Kunimoto, DW Latham, K. Lester, K. McLeod, I.Mireles, CA Murray, P. Niraula , PP Pedersen, D. Queloz, EV Quintana, G. Ricker, A. Rudat, L. Sabin, B. Safonov, U. Schroffenegger, N. Scott, S. Seager, I. Strakhov, AHMJ Triaud, R. Vanderspek, M Fizzy and Ji Wen, 7 Ιανουαρίου 2022, Διαθέσιμο εδώ. Αστρονομία και αστροφυσική.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280