Tähtitieteilijät havaitsivat epätavallisen Jupiterin kaltaisen planeetan kiertävän viileää punaista kääpiötähtä

Kaasujättiläinen eksoplaneetta, jonka tiheys on vaahtokarkkia, on havaittu kiertoradalla viileän punaisen kääpiötähden ympärillä useilla instrumenteilla, mukaan lukien NASA-rahoitettu NEID-radiaalinopeusinstrumentti Kitt Peak National Observatoryn 3.5 metrin WIYN-teleskoopissa, NSF:n NOIRLabin ohjelmassa. Planeetta, nimeltään TOI-3757 b, on pörröisin kaasujättiplaneetta, joka on koskaan löydetty tämän tyyppisten tähtien ympäriltä.

Tähtitieteilijät, jotka käyttävät 3.5 metrin WIYN-teleskooppia Kitt Peak National Observatoryssa Arizonassa, NSF:n ohjelma NOIRLab, ovat havainneet epätavallisen Jupiterin kaltaisen planeetan kiertoradalla viileän punaisen kääpiötähden ympärillä. Tämä planeetta, joka sijaitsee noin 580 valovuoden päässä Maasta Auriga the Charioteer -tähdistössä, tämä planeetta, joka tunnetaan nimellä TOI-3757 b, on pienitiheyksinen planeetta, joka on koskaan havaittu punaisen kääpiötähden ympäriltä, ​​ja sen keskimääräisen tiheyden arvioidaan vastaavan sitä. vaahtokarkkeista.

Punaiset kääpiöt ovat niin sanotun pääsarjan pienimpiä ja himmeimpiä jäseniä tähdet - tähdet, jotka muuttavat ytimeessään vetyä heliumiksi tasaisella nopeudella. Vaikka "siisti" verrattuna meidän kaltaisiin tähtiin aurinko, punaiset kääpiötähdet voivat olla äärimmäisen aktiivisia ja purkautua voimakkain soihduksin, jotka pystyvät riisumaan planeetalta sen ilmakehän, mikä tekee tästä tähtijärjestelmästä näennäisen epävieraanvaraisen paikan tällaisen gossamer-planeetan muodostamiseksi.

"Punaisten kääpiötähtien ympärillä olevien jättiläisplaneettojen on perinteisesti ajateltu olevan vaikea muodostaa" sanoo Shubham Kanodia, Carnegie Institution for Science's Earth and Planets Laboratoryn tutkija ja ensimmäinen kirjoittaja vuonna julkaistussa artikkelissa Tähtitieteellinen lehti. "Toistaiseksi tätä on tarkasteltu vain pienillä näytteillä Doppler-tutkimuksista, jotka ovat tyypillisesti löytäneet jättiläisplaneettoja kauempana näistä punaisista kääpiötähdistä. Toistaiseksi meillä ei ole ollut tarpeeksi suurta näytettä planeetoista löytääksemme lähellä olevaa kaasua planeetat vahvalla tavalla."

TOI-3757 b:n ympärillä on edelleen selittämättömiä mysteereitä, joista suurin on se, kuinka kaasujättiplaneetta voi muodostua punaisen kääpiötähden ympärille, ja erityisesti tällaisen matalatiheyksisen planeetan ympärille. Kanodian tiimi kuitenkin uskoo, että heillä saattaa olla ratkaisu tähän mysteeriin.

He ehdottavat, että TOI-3757 b:n erittäin pieni tiheys voisi olla seurausta kahdesta tekijästä. Ensimmäinen liittyy planeetan kiviseen ytimeen; Kaasujättiläisten uskotaan alkavan massiivisista kivisydämistä, jotka ovat noin kymmenen kertaa massaltaan suuremmat Maa, jolloin ne vetävät nopeasti sisään suuria määriä viereistä kaasua muodostaen kaasujättiläisiä, joita näemme nykyään. TOI-3757 b:n tähdellä on vähemmän raskaita alkuaineita verrattuna muihin M-kääpiöihin, joilla on kaasujättiläisiä, ja tämä on saattanut johtaa kivisen ytimen muodostumiseen hitaammin, mikä viivästyttää kaasun kertymisen alkamista ja vaikuttaa siten planeetan kokonaistiheyteen.

Toinen tekijä voi olla planeetan kiertorata, jonka oletetaan alustavasti olevan hieman elliptinen. Joskus se tulee lähemmäksi tähteään kuin toisinaan, mikä johtaa huomattavaan ylikuumenemiseen, mikä voi saada planeetan ilmakehän turvonneeksi.

Planeetan havaitsi alun perin NASAn Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Kanodian tiimi teki sitten seurantahavaintoja käyttäen maanpäällisiä laitteita, mukaan lukien NEID ja NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), jotka molemmat sijaitsevat 3.5 metrin WIYN-teleskoopissa; asuttavan alueen Planet Finder (HPF) Hobby-Eberly-teleskoopissa; ja Red Buttes Observatory (RBO) Wyomingissa.

TESS tutki tämän planeetan TOI-3757 b risteystä sen tähden edessä, minkä ansiosta tähtitieteilijät saattoivat laskea planeetan halkaisijan olevan noin 150,000 100,000 kilometriä (3.5 25 mailia) tai vain hieman Jupiterin halkaisijaa suurempi. Planeetta suorittaa yhden täydellisen kiertoradan isäntätähtensä ympäri vain XNUMX päivässä, XNUMX kertaa vähemmän kuin aurinkokuntamme lähin planeetta. Merkurius - mikä kestää noin 88 päivää.

Tähtitieteilijät käyttivät sitten NEID- ja HPF-mittauksia tähden näennäisen liikkeen mittaamiseen tähtäyslinjalla, joka tunnetaan myös sen säteittäisenä nopeudena. Nämä mittaukset antoivat planeetan massan, jonka laskettiin olevan noin neljännes Jupiterin massasta tai noin 85 kertaa Maan massa. Koon ja massan tunteminen antoi Kanodian tiimille mahdollisuuden laskea TOI-3757 b:n keskimääräiseksi tiheydeksi 0.27 grammaa kuutiosenttimetriä kohden (noin 17 grammaa kuutiosenttimetriä kohti), mikä tekisi siitä alle puolet Saturnuksen (pienimmän tiheyden planeetan) tiheydestä. in Aurinkokunta), noin neljäsosa veden tiheydestä (eli se kelluisi, jos se asetetaan jättiläismäiseen vedellä täytettyyn kylpyammeeseen), tai itse asiassa samanlainen kuin vaahtokarkki.

"Mahdolliset tulevaisuuden havainnot tämän planeetan ilmakehästä NASAn uudella James Webb -avaruusteleskoopilla voisivat auttaa valaisemaan sen turvonnetta luonnetta", sanoo Jessica Libby-Roberts, tutkijatohtori Pennsylvania State University ja tämän paperin toinen kirjoittaja.

"Löytää lisää tällaisia ​​järjestelmiä, joissa on jättimäisiä planeettoja – joiden teoriassa oli aikoinaan erittäin harvinaisia ​​punaisten kääpiöiden ympäriltä – on osa tavoitteemme ymmärtää planeettojen muodostumista." sanoo Kanodia.

Löytö korostaa NEID:n merkitystä sen kyvyssä vahvistaa joitakin ehdokkaita eksoplaneettojen NASAn TESS-tehtävä löytää parhaillaan, mikä tarjoaa tärkeitä kohteita uudelle James Webb avaruusteleskooppi (JWST) seuratakseen ja alkaa luonnehtia heidän ilmapiiriään. Tämä puolestaan ​​kertoo tähtitieteilijöille, mistä planeetat on tehty ja miten ne muodostuivat, ja mahdollisesti asumiskelpoisten kivisten maailmojen osalta, voivatko ne tukea elämää.

Lehden viite

1. Shubham Kanodia, Jessica Libby-Roberts, Caleb I. Cañas, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Gudmundur Stefansson, Andrea SJ Lin, Sinclaire Jones, Andrew Monson, Brock A. Parker, Henry A. Kobulnicky, Tera N. Swaby, Luke Powers, Corey Beard, Chad F. Bender, Cullen H. Blake, William D. Cochran, Jiayin Dong, Scott A. Diddams, Connor Fredrick, Arvind F. Gupta, Samuel Halverson, Fred Hearty, Sarah E. Logsdon, Andrew J. Metcalf, Michael W. McElwain, Caroline Morley, Jayadev Rajagopal, Lawrence W. Ramsey, Paul Robertson, Arpita Roy, Christian Schwab, Ryan C. Terrien, John Wisniewski ja Jason T. Wright. TOI-3757 b: Pienitiheyksinen kaasujättiläinen, joka kiertää aurinkometallista M-kääpiötä. The Astronomical Journal, osa 164, numero 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20