TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) našel novou planetu a objev této subneptunské exoplanety vědce nadchl pro atmosféru. Kombinace velikosti planety, její husté atmosféry a její oběžné dráhy kolem malé hvězdy třídy M blízko Země poskytuje výzkumníkům příležitost dozvědět se více o atmosférách exoplanet. Jsme stále lepší v hledání exoplanet a studium jejich atmosfér je dalším krokem k jejich pochopení jako celku.
Všechny naše strategie detekce exoplanet mají zkreslení pozorování. Zdá se, že není možné se tomu vyhnout. Dokonce i TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), pravděpodobně náš nejšikovnější hledač planet, má pozorovací zaujatost. Jeho předchůdce Kepler byl zaujatý vůči větším planetám a TESS tuto zaujatost nesdílí. Ale TESS má stále jakési slepé místo kvůli tomu, jak funguje.
Žádný dalekohled se nemůže podívat všude najednou a TESS není výjimkou. Pozoruje oblohu většinou ve 28denních úsecích. Takže pro jeden z těchto kousků se zaměřuje na jednu oblast po dobu 28 dní. Aby byl objekt potvrzen jako exoplaneta, musí projít před svou hvězdou dvakrát za těchto 28 dní. Konečným výsledkem toho všeho je, že většina planet, které TESS najde, má oběžné doby kratší než 14 dní.
Většina pozorování TESS se provádí za 28 dní, jak ukazuje obrázek. Obrazový kredit: NASA/JPL
Ale tato nová planeta, pojmenovaná TOI-1231 b, má 24denní oběžnou dobu. Díky tomu je skvělým cílem pro studium atmosfér exoplanet, protože je před svou hvězdou déle a lze ji snadněji studovat. Čtenáři Universe Today vědí, že většinu znalostí o vesmíru získáváme studiem světla při jeho interakci s věcmi. TESS sama planetu studovat nebude. Jiné mise, jako je James Webb Space Telescope (JWST), se o to postarají tím, že budou sledovat světlo hvězd, jak prochází atmosférou planety.
'Tato nová planeta, kterou jsme objevili, je stále zvláštní - ale je o krok blíže k tomu, aby byla trochu jako naše sousední planety.'
Jennifer Burt, hlavní autorka papíru, NASA-JPL.
Vzhledem k tomu, že TOI-1231 b tráví před svou hvězdou tolik času ve srovnání s jinými planetami TESS, mise jako JWST na ni získají mnohem lepší pohled.
Ale není to jen oběžná doba planety, která z ní dělá ideální cíl. Pomáhá i jeho velikost vzhledem ke své hvězdě. Protože je hvězda tak malá, planeta blokuje více jejího světla, než kdyby byly planeta a hvězda podobnější Zemi a Slunci. 'V jistém smyslu to vytváří větší stín na povrchu hvězdy, díky čemuž jsou planety kolem trpaslíků M snadněji detekovatelné a snadněji studovatelné,' uvádí tisková zpráva.
Článek popisující objev TOI 1321-b má název TOI-1231 b: Mírná planeta velikosti Neptuna procházející blízkou trpasličí M3 NLTT 24399 .“ Hlavní autorkou je vědecká pracovnice NASA JPL Jennifer Burt. Článek bude publikován v The Astrophysical Journal, ale nyní je k dispozici na předtiskové stránce arxiv.org.
„Ve spolupráci se skupinou vynikajících astronomů po celém světě jsme byli schopni shromáždit data nezbytná k charakterizaci hostitelské hvězdy a měření poloměru i hmotnosti planety,“ řekl Burt v dokumentu. tisková zpráva . 'Tyto hodnoty nám zase umožnily vypočítat objemovou hustotu planety a vytvořit hypotézu o tom, z čeho je planeta vyrobena.' TOI-1231 b je velikostí a hustotou velmi podobný Neptunu, takže si myslíme, že má podobně velkou, plynnou atmosféru.“
Tým, který našel TOI-1321 b říká, že planeta je podobná Neptunu a pravděpodobně má podobnou plynnou atmosféru. Obrazový kredit: NASA/JPL
Nová planeta má poloměr asi 3,65krát větší než Země. Má oběžnou dobu 24,26 dne a hmotnost asi 15,5 hmotnosti Země. Hvězda, kolem níž obíhá, je M-trpasličí hvězda vzdálená asi 90 světelných let v souhvězdí Vela.
Planeta je mnohem blíže své hvězdě než Země ke Slunci. Ale 1321 b má přibližně stejnou teplotu, protože její hvězda je mnohem chladnější než Slunce. Tato nižší teplota z něj také činí žádoucí objekt pro další studium pomocí JWST a dalších dalekohledů. Jeho rovnovážná teplota je pouze asi 330 Kelvinů, což z něj činí jednu z nejchladnějších malých planet dostupných pro studium atmosféry. Pro srovnání, průměrná teplota Země je asi 288 Kelvinů a ultra horký Jupiter může mít denní teplotu až 2700 K, tedy teplejší než mnoho hvězd.
„TOI-1231 b je jednou z mála dalších planet, o kterých víme, že mají podobnou velikost a rozsah teplot, takže budoucí pozorování této nové planety nám umožní určit, jak běžné (nebo vzácné) je, že se kolem nich tvoří vodní mraky. mírné světy,“ řekl Burt.
Tento obrázek ze studie ukazuje metrické hodnoty transmisní spektroskopie (TSM) pro některé malé exoplanety s teplotou nižší než 1000 Kelvinů. Čtyři vyplněné planety s černými kruhy a štítky prošly následnou studií s Hubbleem. TOI-1231 b je další a dává vědcům další příležitost studovat atmosféru malých, chladnějších planet. Vodorovná osa ukazuje velikost J hvězd, kolem kterých planety obíhají. Image Credit: Burt et al 2021.
Kromě toho, že je žádoucí jako cíl, má vysokou systémovou radiální rychlost. Astronomové jsou z toho obzvláště nadšení, protože to může umožnit pozorování atomů vodíku s nízkou rychlostí unikající z atmosféry. Charakteristiky a vztah TOI-1231 b s její hvězdou jsou podobné jako u jiné hvězdy s názvem GJ-436 a její planety GJ-436 b. GJ-436 b je dobře známá svým atmosférickým únikem, takže astronomové si myslí, že nově objevená exoplaneta také zažije atmosférický únik, i když mnohem nižší rychlostí než GJ-436 b. Vodík je nejpravděpodobnějším únikovým viníkem, ale je těžké ho vidět kvůli přítomnosti mezihvězdného plynu. Ale TOI-1232 b se od Země vzdaluje velmi rychle, díky čemuž je vodík viditelnější.
Diana Dragomir je jednou ze spoluautorek příspěvku. Ve stejné tiskové zprávě řekla: „Nízká hustota TOI-1231 b naznačuje, že je obklopena podstatnou atmosférou, spíše než že jde o kamennou planetu. Ale složení a rozsah této atmosféry nejsou známy!“ řekl Dragomir. 'TOI-1231 b by mohl mít velkou vodíkovou nebo vodík-heliovou atmosféru nebo hustší atmosféru vodní páry.' Každá z nich by ukazovala na jiný původ, což astronomům umožňuje pochopit, zda a jak se planety tvoří odlišně kolem trpaslíků M ve srovnání například s planetami kolem našeho Slunce. Naše nadcházející pozorování HST začnou odpovídat na tyto otázky a JWST slibuje ještě důkladnější pohled do atmosféry planety.'
Bude to chvíli trvat, než bude JWST moci trénovat své senzory na nově objevené exoplanetě, i když vesmírný teleskop brzy startuje (™). Ale Hubble je připraven vyrazit. Ve skutečnosti jeden z mnoha autorů papíru plánuje pozorování TOI-1231b koncem tohoto měsíce.
Vesmírný dalekohled Jamese Webba v červnu 2020. Bylo nám řečeno, že brzy odstartuje. Obrazový kredit: NASA/JPL
Všechny tyto objevy exoplanet nám ukazují širokou škálu přítomných v jiných slunečních soustavách. Jsou tam nějaké vyloženě divné planety, alespoň ve srovnání se Zemí. Ale tento je více podobný Zemi než všechny horké Jupitery, které jsme našli, a i když je stále jiný, mohl by nás alespoň naučit něco o naší vlastní sluneční soustavě a planetách, které tam sídlí.
'Jedním z nejzajímavějších výsledků posledních dvou desetiletí exoplanetové vědy je, že zatím žádný z nových planetárních systémů, které jsme objevili, nevypadá jako naše vlastní sluneční soustava,“ řekl Burt. 'Jsou plné planet o velikosti Země a Neptunu na oběžných drahách mnohem kratších než Merkur, takže nemáme žádné místní příklady, se kterými bychom je mohli srovnávat.' Tato nová planeta, kterou jsme objevili, je stále zvláštní – ale je o krok blíže k tomu, aby byla trochu jako naše sousední planety. Ve srovnání s většinou dosud detekovaných tranzitujících planet, které mají často spalující teploty v řádu stovek nebo tisíců stupňů, je TOI-1231 b pozitivně mrazivá.“
