ستاره شناسان سیاره ای غیرمعمول شبیه مشتری را مشاهده کردند که به دور یک ستاره کوتوله قرمز سرد می چرخید

یک سیاره فراخورشیدی غول پیکر گازی با چگالی یک گل ختمی در مدار یک ستاره کوتوله قرمز سرد توسط مجموعه ای از ابزارها شناسایی شده است. ناساابزار سرعت شعاعی NEID بر روی تلسکوپ 3.5 متری WIYN در رصدخانه ملی کیت پیک، برنامه ای از NOIRLab NSF. این سیاره که TOI-3757 b نام دارد، کرکی ترین سیاره غول گازی است که تاکنون در اطراف این نوع ستاره کشف شده است.

ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ 3.5 متری WIYN در رصدخانه ملی کیت پیک در آریزونا، برنامه ای از NSF NOIRLabسیاره ای غیرعادی شبیه مشتری را در مدار یک ستاره کوتوله قرمز سرد مشاهده کرده اند. این سیاره که در فاصله تقریباً 580 سال نوری از زمین در صورت فلکی ارابه‌ران ارابه‌نورد واقع شده است، با نام TOI-3757 b شناخته شده است، کم‌چگالی‌ترین سیاره‌ای است که تاکنون در اطراف یک ستاره کوتوله قرمز کشف شده است و تخمین زده می‌شود که چگالی متوسطی شبیه به آن داشته باشد. از یک گل ختمی

ستاره های کوتوله سرخ کوچکترین و کم نورترین اعضای به اصطلاح دنباله اصلی هستند ستاره ها - ستارگانی که در هسته خود هیدروژن را با سرعت ثابت به هلیوم تبدیل می کنند. اگرچه در مقایسه با ستاره هایی مانند ما "باحال" است خورشیدستاره‌های کوتوله قرمز می‌توانند بسیار فعال باشند و با شعله‌های قدرتمندی فوران کنند که می‌توانند یک سیاره را از اتمسفر آن جدا کنند، و این منظومه ستاره‌ای را به مکانی به ظاهر نامناسب برای تشکیل چنین سیاره‌ای تبدیل می‌کند.

به طور سنتی تصور می شد که سیارات غول پیکر در اطراف ستاره های کوتوله قرمز به سختی شکل می گیرند. شوبهام کانودیا، محقق مؤسسه کارنگی برای علوم زمین و آزمایشگاه سیارات و اولین نویسنده مقاله منتشر شده در مجله نجوم. «تاکنون این تنها با نمونه‌های کوچکی از بررسی‌های داپلر بررسی شده است، که معمولاً سیارات غول‌پیکر را دورتر از این ستاره‌های کوتوله قرمز پیدا کرده‌اند. تا به حال نمونه سیارات به اندازه کافی بزرگ برای یافتن گاز نزدیک نداشته ایم سیارات به شیوه ای قوی.»

هنوز رازهای غیرقابل توضیحی پیرامون TOI-3757 b وجود دارد، یکی از مهمترین آنها این است که چگونه یک سیاره گازی غول پیکر می تواند در اطراف یک ستاره کوتوله قرمز، و به ویژه چنین سیاره ای با چگالی کم، شکل بگیرد. تیم کانودیا، با این حال، فکر می کند که ممکن است راه حلی برای این معما داشته باشد.

آنها پیشنهاد می کنند که چگالی بسیار کم TOI-3757 b می تواند نتیجه دو عامل باشد. اولی مربوط به هسته صخره ای سیاره است. تصور می‌شود که غول‌های گازی به صورت هسته‌های سنگی عظیمی حدود ده برابر جرم شروع می‌شوند زمین، در این نقطه آنها به سرعت مقادیر زیادی گاز همسایه را می کشند تا غول های گازی را که امروز می بینیم تشکیل دهند. ستاره TOI-3757 b در مقایسه با سایر کوتوله‌های M با غول‌های گازی، دارای فراوانی کمتری از عناصر سنگین است، و این ممکن است منجر به کندی شکل‌گیری هسته صخره‌ای شود که شروع تجمع گاز را به تأخیر می‌اندازد و در نتیجه بر چگالی کلی سیاره تأثیر می‌گذارد.

عامل دوم ممکن است مدار سیاره باشد که به طور آزمایشی تصور می شود کمی بیضوی باشد. مواقعی وجود دارد که نسبت به زمان های دیگر به ستاره خود نزدیک می شود و در نتیجه گرمای بیش از حد قابل توجهی ایجاد می شود که می تواند باعث باد کردن جو سیاره شود.

این سیاره در ابتدا توسط ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذر ناسا (TESS) مشاهده شد. سپس تیم Kanodia مشاهدات بعدی را با استفاده از ابزارهای زمینی، از جمله NEID و NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager) انجام دادند که هر دو در تلسکوپ 3.5 متری WIYN قرار دارند. سیاره یاب منطقه قابل سکونت (HPF) در تلسکوپ Hobby-Eberly. و رصدخانه Red Buttes (RBO) در وایومینگ.

TESS عبور این سیاره TOI-3757 b را از مقابل ستاره اش بررسی کرد که به ستاره شناسان اجازه داد قطر سیاره را حدود 150,000 کیلومتر (100,000 مایل) یا تقریباً کمی بزرگتر از مشتری محاسبه کنند. این سیاره یک دور کامل به دور ستاره میزبان خود را تنها در 3.5 روز به پایان می رساند، یعنی 25 برابر کمتر از نزدیکترین سیاره در منظومه شمسی. عطارد - که حدود 88 روز طول می کشد تا این کار انجام شود.

سپس اخترشناسان از NEID و HPF برای اندازه گیری حرکت ظاهری ستاره در طول خط دید که به عنوان سرعت شعاعی آن نیز شناخته می شود، استفاده کردند. این اندازه‌گیری‌ها جرم سیاره را نشان می‌دهد که حدود یک چهارم جرم مشتری یا حدود ۸۵ برابر جرم زمین است. دانستن اندازه و جرم به تیم Kanodia این امکان را داد که چگالی متوسط ​​TOI-85 b را 3757 گرم بر سانتی متر مکعب (حدود 0.27 گرم بر فوت مکعب) محاسبه کنند، که آن را کمتر از نیمی از چگالی زحل (کم‌ترین سیاره با چگالی) می‌کند. در منظومه شمسیحدود یک چهارم چگالی آب (به این معنی که اگر در یک وان غول پیکر پر از آب قرار گیرد شناور می شود) یا در واقع از نظر چگالی شبیه به گل ختمی است.

"مشاهدات احتمالی آینده جو این سیاره با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب جدید ناسا می تواند به روشن کردن طبیعت پف کرده آن کمک کند." جسیکا لیبی رابرتس، محقق فوق دکتری در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و نویسنده دوم در این مقاله.

«پیدا کردن چنین سیستم‌هایی با سیارات غول‌پیکر - که زمانی تصور می‌شد در اطراف کوتوله‌های قرمز بسیار نادر هستند - بخشی از هدف ما برای درک چگونگی تشکیل سیارات است.» کانودیا می گوید.

این کشف اهمیت NEID را در توانایی آن برای تأیید برخی از نامزدها برجسته می کند exoplanets در حال حاضر توسط ماموریت TESS ناسا کشف شده است و اهداف مهمی را برای جدید فراهم می کند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای پیگیری و شروع توصیف جو آنها. این به نوبه خود به اخترشناسان اطلاع می دهد که سیارات از چه چیزی ساخته شده اند و چگونه شکل گرفته اند و برای جهان های صخره ای بالقوه قابل سکونت، آیا ممکن است قادر به پشتیبانی از حیات باشند یا خیر.

مرجع مجله

1. شوبهام کانودیا، جسیکا لیبی-رابرتس، کالب آی. کاناس، جو پی نینان، سوورات ماهادوان، گودموندور استفانسون، آندریا اس جی لین، سینکلر جونز، اندرو مونسون، براک ای. پارکر، هنری ای. کوبولنیکی، ترا ان. سوابی، لوک پاورز، کوری بیرد، چاد اف.بندر، کالن اچ. بلیک، ویلیام دی. کوکران، جیاین دونگ، اسکات آ. دیددامز، کانر فردریک، آرویند اف. گوپتا، ساموئل هالورسون، فرد هارتی، سارا ای. لاگزدون، اندرو جی. متکالف، مایکل د. TOI-3757 b: غول گازی کم چگالی که به دور یک کوتوله M فلزی خورشیدی می چرخد. مجله نجومی، جلد 164، شماره 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20