A csillagászok egy szokatlan Jupiter-szerű bolygót figyeltek meg, amely egy hideg vörös törpecsillag körül kering

Egy mályvacukor sűrűségű gázóriás exobolygót észleltek egy hűvös vörös törpecsillag körüli pályán egy sor műszerrel, köztük a NASA-finanszírozott NEID radiális sebességű műszer a WIYN 3.5 méteres teleszkópon a Kitt Peak National Observatory-ban, amely az NSF NOIRLab programja. A TOI-3757 b névre keresztelt bolygó a legbolyhosabb gázóriás bolygó, amelyet valaha is felfedeztek az ilyen típusú csillagok körül.

Csillagászok a WIYN 3.5 méteres távcsövét használva az arizonai Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumban, az NSF programja NOIRLab, egy szokatlan Jupiter-szerű bolygót figyeltek meg egy hűvös vörös törpecsillag körül keringő pályán. A Földtől körülbelül 580 fényévre, az Auriga, a Szekér csillagképben található ez a TOI-3757 b néven azonosított bolygó a valaha észlelt legkisebb sűrűségű bolygó egy vörös törpecsillag körül, és a becslések szerint az átlagos sűrűsége ehhez hasonló. egy mályvacukor.

A vörös törpecsillagok az úgynevezett fősorozat legkisebb és leghalványabb tagjai csillagok - olyan csillagok, amelyek a hidrogént állandó sebességgel héliummá alakítják a magjukban. Bár „menő” a hozzánk hasonló sztárokhoz képest nap, a vörös törpecsillagok rendkívül aktívak lehetnek, és erőteljes fáklyákkal törnek ki, amelyek képesek megfosztani a bolygó légkörét, így ez a csillagrendszer látszólag barátságtalan hely egy ilyen gossamer bolygó kialakítására.

„A vörös törpecsillagok körüli óriásbolygókat hagyományosan nehéznek tartották létrehozni” - mondja Shubham Kanodia, a Carnegie Tudományos Intézet Föld és Bolygók Laboratóriumának kutatója és a XNUMX-ben megjelent cikk első szerzője. The Astronomical Journal. „Eddig ezt csak a Doppler-felmérések kis mintáival vizsgálták, amelyek jellemzően óriásbolygókat találtak távolabb ezektől a vörös törpecsillagoktól. Eddig nem volt elég nagy bolygómintánk ahhoz, hogy közeli gázt találjunk bolygók robusztus módon.”

Még mindig vannak megmagyarázhatatlan rejtélyek a TOI-3757 b körül, amelyek közül a legnagyobb az, hogy hogyan alakulhat ki gázóriás bolygó egy vörös törpecsillag körül, és különösen egy ilyen alacsony sűrűségű bolygó körül. Kanodia csapata azonban úgy gondolja, hogy lehet megoldást találni erre a rejtélyre.

Azt javasolják, hogy a TOI-3757 b rendkívül alacsony sűrűsége két tényező eredménye lehet. Az első a bolygó sziklás magjához kapcsolódik; A gázóriásokról azt gondolják, hogy a tömegnek körülbelül tízszer nagyobb tömegű sziklás magjaiból indulnak ki Föld, ekkor gyorsan beszívnak nagy mennyiségű szomszédos gázt, hogy létrehozzák a ma látható gázóriásokat. A TOI-3757 b csillagában kisebb a nehézelemek mennyisége, mint a többi, gázóriással rendelkező M-törpéhez képest, és ez azt eredményezhette, hogy a sziklás mag lassabban alakult ki, késleltetve a gázok felszaporodását, és ezáltal befolyásolva a bolygó általános sűrűségét.

A második tényező a bolygó pályája lehet, amelyről előzetesen azt gondolják, hogy kissé ellipszis alakú. Néha közelebb kerül a csillagához, mint máskor, ami jelentős túlmelegedést eredményez, ami a bolygó légkörének felduzzadását okozhatja.

A bolygót eredetileg a NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) nevű műholdja észlelte. Kanodia csapata ezután földi műszerekkel, köztük a NEID-vel és a NESSI-vel (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager) végzett nyomon követési megfigyeléseket, mindkettőt a WIYN 3.5 méteres teleszkópjában helyezték el; a Habitable-zone Planet Finder (HPF) a Hobby-Eberly teleszkópon; és a wyomingi Red Buttes Observatory (RBO).

A TESS felmérte ennek a TOI-3757 b bolygónak a csillaga előtti kereszteződését, ami lehetővé tette a csillagászok számára, hogy a bolygó átmérőjét körülbelül 150,000 100,000 kilométerre (3.5 25 mérföldre) számolják, vagy csak valamivel nagyobbra, mint a Jupiteré. A bolygó mindössze XNUMX nap alatt tesz meg egy teljes pályát gazdacsillaga körül, ami XNUMX-ször kevesebb, mint Naprendszerünk legközelebbi bolygója – Merkúr – ami körülbelül 88 napot vesz igénybe.

A csillagászok ezután a NEID és a HPF segítségével mérték a csillag látszólagos mozgását a látóvonal mentén, más néven radiális sebességét. Ezek a mérések megadták a bolygó tömegét, amely a számítások szerint körülbelül egynegyede a Jupiter tömegének, vagyis körülbelül 85-szöröse a Föld tömegének. A méret és a tömeg ismerete lehetővé tette a Kanodia csapata számára, hogy a TOI-3757 b átlagos sűrűségét 0.27 gramm/köbcentiméterre (körülbelül 17 gramm per köbláb) számolja, amivel a Szaturnusz (a legalacsonyabb sűrűségű bolygó) sűrűsége kevesebb mint a fele. ban,-ben Naprendszer), körülbelül egynegyede a víz sűrűségének (ami azt jelenti, hogy lebegne, ha egy hatalmas, vízzel teli fürdőkádba helyeznék), vagy valójában hasonló sűrűségű, mint egy mályvacukor.

„A bolygó légkörének lehetséges jövőbeni megfigyelései a NASA új James Webb űrteleszkópjával segíthetnek rávilágítani a bolygó puffadt természetére” - mondja Jessica Libby-Roberts, az egyetem posztdoktori kutatója Pennsylvania State University és a cikk második szerzője.

„Célunk, hogy megértsük, hogyan alakulnak ki a bolygók, több ilyen rendszert találni óriási bolygókkal – amelyekről egykor az elmélet szerint rendkívül ritkák a vörös törpék körül” mondja Kanodia.

A felfedezés rávilágít a NEID fontosságára abban a képességében, hogy bizonyos jelölteket megerősítsen exobolygók jelenleg a NASA TESS küldetése fedezi fel, fontos célpontokat biztosítva az új James Webb Űrtávcső (JWST), hogy nyomon kövessék és elkezdjék jellemezni légkörüket. Ez pedig tájékoztatja a csillagászokat arról, hogy a bolygók miből és hogyan keletkeztek, valamint a potenciálisan lakható sziklás világok esetében arról, hogy képesek lehetnek-e fenntartani az életet.

Folyóiratcikk

1. Shubham Kanodia, Jessica Libby-Roberts, Caleb I. Cañas, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Gudmundur Stefansson, Andrea S. J. 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 és Jason T. Wright. TOI-3757 b: Alacsony sűrűségű gázóriás, amely egy szoláris fémes M törpe körül kering. The Astronomical Journal, 164. kötet, 3. szám DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20