НАСА "ТЕСС" (транзитний супутник екзопланетного обстеження) знайшла свою першу планету розміром Землі, розташовану в заселеній зоні приймаючої зірки. Знахідку підтвердили за допомогою космічного телескопа "Спітцер". Ця планета - один із небагатьох світів розміром із Землею, коли-небудь знайдених у житловій зоні.
Планета називається TOI 700 d, і вона знаходиться приблизно за 100 світлових років від Землі. Він обертається навколо TOI 700, крутої зірки М-карлика (червоного карлика) у сузір'ї Дорадо. Це ключове відкриття для TESS, оскільки воно було розроблене для виведення планет розміром із Землі в інших сонячних системах.
За астрономічними умовами іменування, TOI 700 d - четверта найвіддаленіша планета від своєї зірки. Літери b і c - планети, ближче до зірки. (Буква a зарезервована для зірки та будь-яких супутників, які вона може мати.)
TESS знаходить планети, контролюючи великі смуги неба протягом 27 днів. Він виявляє падіння зоряного світла, коли екзопланета проходить між нами та зіркою. Кожен раз, коли планета проходить перед зіркою, її називають транзитом. У цьому випадку TESS спіймав три планети в системі TOI 700, що проїжджали кілька разів.
Нова система та її планета відносно близькі в астрономічному плані. Ця близькість є ключовою складовою місії TESS: вона не тільки розроблена для пошуку планет розміром із Землею, а й для того, щоб інші телескопи могли робити подальші спостереження. Це ускладнюється тим, чим далі знаходиться екзопланета.
"TESS був розроблений та запущений спеціально для пошуку планет розміром із Землею, які обертаються навколо навколозіркових зірок", - сказав Пол Герц, директор відділу астрофізики у штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. «Планети навколо довколишніх зірок найпростіше простежити за допомогою великих телескопів у космосі та на Землі. Відкриття TOI 700 d - ключова наукова знахідка для TESS. Підтвердження розміру планети та житлової зони за допомогою Шпіцера - ще одна перемога для Шпіцера, коли він наближається до кінця наукових операцій цього січня ».
Зірка господаря - це маленька, крута M-карликова (червона карликова) зірка близько 40% маси Сонця. Зразки, які вивчають TESS, називаються секторами, а TOI 700 з'явився в декількох секторах протягом першого року роботи TESS. Спочатку астрономи неправильно визначили зірку як більш схожу на наше Сонце. Це в свою чергу зробило планети здаватися більшими та гарячішими. Врешті-решт помилка була виправлена, і тепер астрономи можуть бачити, що TOI 700 d знаходиться в зоні проживання.
"Коли ми виправили параметри зірки, розміри її планет зменшилися, і ми зрозуміли, що зовнішня - про розміри Землі і в заселеній зоні", - сказала Емілі Гілберт, одна з дослідниць і аспірантка університету Чикаго.
Одна з проблем екзопланет на орбітах червоних карликових зірок - спалах. Червоні карлики - довгожителі, що робить їх цікавими кандидатами для розвитку життя на їх планетах. Але вони можуть виявляти значне спалахування, іноді подвоєння свого енергетичного виходу за лічені хвилини, що викликає велику дискусію, коли мова йде про потенційну придатність їхніх планет. Але, за словами Гілберта, TOI 700 d не виявляє спалахуючої активності.
"Крім того, за 11 місяців даних ми не побачили спалахів зірки, що підвищує ймовірність того, що TOI 700 d є житловим і полегшує моделювання його атмосферних та поверхневих умов", - сказав Гілберт.
Ще одна проблема екзопланет на орбітах червоних карликових зірок - це припливне блокування. Оскільки червоні карлики виробляють набагато менше енергії, ніж зірка, як наше Сонце, планети повинні бути дуже близько до них, щоб опинитися в зоні проживання. Але ця близькість призводить до блокування припливів, що може зменшити шанси на придатність. За даними команди, яка стоїть за цією роботою, яка представила її на щорічній зустрічі американських астрономічних, ці планети майже напевно замкнуті.
Найпотаємніша планета, TOI 700 b, приблизно таких же розмірів, як Земля, і орбітує кожні 10 днів. Середня планета, 700 c, в 2,6 рази більша за Землю і завершує орбіту кожні 16 днів. 700 с, ймовірно, у світі панує газ. 700 д приблизно на 20% більше, ніж Земля і завершує орбіту за 37 днів.
Через важливість цього відкриття - першого світу розміром із Землею в заселеній зоні - вчені хотіли бути впевненими в цьому. Через цю потребу у визначеності команда вчених на чолі з Джозефом Родрігесом з Центру астрофізики | Гарвард та Смітсоніан просили подальші спостереження зі Шпіцером для підтвердження 700 TOI.
Не вперше космічний телескоп НАСА був покликаний підтвердити відкриття екзопланети, і Спітцер прибив її.
"Шпіцер бачив, що TOI 700 d проїжджав саме тоді, коли ми цього очікували".
Джозеф Родрігес, Гарвард та Смітсоніанський центр астрофізики
"Враховуючи вплив цього відкриття - що це перша територія, яка є заселеною зоною планети Земля, - ми дуже хотіли, щоб наше розуміння цієї системи було максимально конкретним", - сказав Родрігес. «Шпіцер бачив, що TOI 700 d проїжджав саме тоді, коли ми очікували, що це станеться. Це чудове доповнення до спадщини місії, яка допомогла підтвердити дві планети TRAPPIST-1 та визначити ще п’ять ».
Шпіцер дав вагоме підтвердження того, що знайшов TESS. Це підтвердило, що транзит насправді був планетою, а не меншою, тьмяною зіркою-компаньйоном. Шпіцер також уточнив впевненість у вимірах TESS. У прес-релізі NASA йдеться про те, що Спітцер "посилив свої вимірювання свого орбітального періоду <TOI 700 d> на 56% та його розміру на 38%". Більше подальших спостережень невеликим 1-метровим наземним телескопом послужило додатковим підтвердженням знахідки.
Але навіть при всьому цьому спостереженні астрономи все ще знаходяться на ранніх стадіях вивчення цієї планети та її системи. Завдяки своїй близькості астрономи зможуть скористатись наземними телескопами для більш точного вивчення 700 d маси і сподіватися підтвердити наземну чи газоподібну природу всіх трьох екзопланет у системі.
Забігаючи наперед, майбутні телескопи - як наземні, так і космічні телескопи - повинні мати можливість більш ретельно вивчати планети, можливо, навіть визначаючи їх атмосферний склад. Але це в майбутньому На даний момент інформація, яку мають астрономи, є цінною: її можна використовувати для моделювання планет та прогнозування.
Дослідники NASA в Центрі космічних польотів Годдарда вже створили 20 моделей з 700 потенційних середовищ, щоб побачити, які умови тиску та температури можуть призвести до заселення. Але що б вони не моделювали, і які б майбутні подальші спостереження не дізнавались про 700 d, воно, ймовірно, сильно відрізняється від Землі. У чисто замкненому світі буде надзвичайно інша погода та клімат.
"Це захоплююче, оскільки незалежно від того, що ми дізнаємось про планету, вона виглядатиме зовсім інакше, ніж у нас на Землі".
Габріель Енгельман-Суїса, асистент, керівник групи з моделювання.
Моделі служать важливою метою для розуміння екзопланет, таких як TOI 700 d. Моделюючи атмосферу планети, астрономи можуть передбачити, як виглядатимуть спектри атмосфери. Ці моделі можна порівняти з фактичними спектрами, коли ми їх отримаємо, щоб дати астрономам своєрідну вихідну точку для подальшого розуміння екзопланети.
"Колись, коли у нас є реальні спектри від TOI 700 d, ми можемо відстежувати їх, узгоджувати їх до найближчого модельованого спектру, а потім відповідати цьому моделі", - сказала Габріель Енгельман-Суйса, асистент з дослідження Годдарда, який керував командою моделювання . "Це захоплююче, оскільки незалежно від того, що ми дізнаємось про планету, вона виглядатиме зовсім інакше, ніж у нас на Землі".
Команда моделювання випустила 20 різних моделей за 700 д. В одному моделюванні екзопланета мала щільну атмосферу, в якій панував вуглекислий газ, схожа на молодого Марса. У цій моделі зірковий бік мав глибокий шар хмар. В іншій моделі планета - це всеземна версія Землі, безхмарна і з вітрами, що відтікають від нічної сторони планети, сходячись на стороні зірки.
TESS проходить приблизно на півдорозі через дворічну місію пошуку екзопланет. Астрономи очікують, що TESS знайде 10 000 планет, і вони підрахували, що приблизно 10 із них могли б мати земні світи в населених зонах зірок, як наше Сонце. TESS очолює та управляє MIT, а керує NASA Центром космічних польотів.
Більше:
- Прес-реліз: NASA Planet Hunter знайде свій перший у світі розмір Землі для заселення
- NASA: TESS, супутник опитування екзопланет
- Космічний журнал: Тепер, коли TESS працює, астрономи підрахували, що він знайде 14 000 планет. 10 Можуть бути земними світами в житловій зоні сонячної зірки
