אסטרונומים צפו בכוכב הלכת יוצא דופן דמוי צדק המקיף כוכב ננס אדום קריר

כוכב לכת ענק גז עם צפיפות של מרשמלו זוהה במסלול סביב כוכב ננס אדום קריר על ידי חבילת מכשירים, כולל נאס"א-ממומן מכשיר NEID למהירות רדיאלית בטלסקופ WIYN 3.5 מטר במצפה הלאומי Kitt Peak, תוכנית של NOIRLab של NSF. כוכב הלכת, שנקרא TOI-3757 b, הוא כוכב הלכת ענק הגז הרך ביותר שהתגלה אי פעם סביב סוג זה של כוכבים.

אסטרונומים המשתמשים בטלסקופ WIYN 3.5 מטר במצפה הכוכבים הלאומי Kitt Peak באריזונה, תוכנית של NSF NOIRLab, צפו בכוכב הלכת יוצא דופן דמוי צדק במסלול סביב כוכב ננס אדום קריר. כוכב הלכת הזה, המזוהה כ-TOI-580 b, ממוקם במרחק של כ-3757 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים אוריגה המרכבה, הוא כוכב הלכת בעל הצפיפות הנמוכה ביותר שזוהה אי פעם סביב כוכב ננס אדום ומוערך כבעל צפיפות ממוצעת הדומה לזה. של מרשמלו.

כוכבי ננס אדומים הם האיברים הקטנים והעמומים ביותר במה שמכונה הרצף הראשי כוכבים - כוכבים הממירים מימן להליום בליבותיהם בקצב קבוע. אם כי "מגניב" בהשוואה לכוכבים כמו שלנו שמש, כוכבי ננס אדומים יכולים להיות פעילים ביותר ולהתפרץ עם התלקחויות עוצמתיות המסוגלות להפשיט מכוכב הלכת מהאטמוספירה שלו, מה שהופך את מערכת הכוכבים הזו למיקום בלתי מסביר פנים לכאורה ליצירת כוכב לכת כל כך דלעת.

"באופן מסורתי חשבו שכוכבי לכת ענקיים סביב כוכבי ננס אדומים קשים להיווצרות", אומר שובהם קנודיה, חוקר במעבדת כדור הארץ וכוכבי הלכת של מכון קרנגי למדע ומחבר ראשון על מאמר שפורסם ב כתב העת האסטרונומי. "עד כה זה נבדק רק עם דגימות קטנות מסקרי דופלר, שבדרך כלל מצאו כוכבי לכת ענקיים רחוקים יותר מכוכבי הננס האדומים האלה. עד עכשיו לא היה לנו מדגם גדול מספיק של כוכבי לכת כדי למצוא גז קרוב כוכבי לכת בצורה חזקה".

יש עדיין תעלומות בלתי מוסברות סביב TOI-3757 b, הגדולה שבהן היא כיצד יכול להיווצר כוכב לכת ענק גז סביב כוכב ננס אדום, ובמיוחד כוכב לכת בעל צפיפות נמוכה. הצוות של קנודיה, לעומת זאת, חושב שיש להם פתרון לתעלומה הזו.

הם מציעים שהצפיפות הנמוכה במיוחד של TOI-3757 b יכולה להיות תוצאה של שני גורמים. הראשון מתייחס לליבה הסלעית של הפלנטה; על פי החשד, ענקי גז מתחילים בתור ליבות סלעיות מסיביות בערך פי עשרה מהמסה של כדור הארץ, בשלב זה הם מושכים במהירות כמויות גדולות של גז שכן כדי ליצור את ענקיות הגז שאנו רואים היום. לכוכב של TOI-3757 b יש שפע נמוך יותר של יסודות כבדים בהשוואה לגמדים M אחרים בעלי ענקי גז, וייתכן שהדבר גרם לכך שהגרעין הסלעי נוצר לאט יותר, עיכוב תחילת הצטברות הגז ולכן השפיע על הצפיפות הכוללת של כוכב הלכת.

הגורם השני עשוי להיות מסלולו של כוכב הלכת, שלפי חושים הוא מעט אליפטי. יש פעמים שהוא מתקרב לכוכב שלו מאשר בזמנים אחרים, וכתוצאה מכך לחימום עודף משמעותי שעלול לגרום לאטמוספירה של כוכב הלכת להתנפח.

כוכב הלכת זוהה בתחילה על ידי לוויין הסקר ה-Exoplanet Transiting Exoplanet של נאס"א (TESS). לאחר מכן, הצוות של קנודיה ביצע תצפיות המשך באמצעות מכשירים מבוססי קרקע, כולל NEID ו-NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), שניהם שוכנו בטלסקופ WIYN 3.5 מטר; ה-Habitable Planet Finder (HPF) בטלסקופ הובי-אברלי; ומצפה הכוכבים Red Buttes (RBO) בוויומינג.

TESS סקרה את חציית כוכב הלכת TOI-3757 b מול הכוכב שלו, מה שאפשר לאסטרונומים לחשב את קוטר כוכב הלכת להיות בערך 150,000 ק"מ (100,000 מייל) או בערך קצת יותר גדול מזה של צדק. כוכב הלכת מסיים מסלול שלם אחד סביב הכוכב המארח שלו תוך 3.5 ימים בלבד, פי 25 פחות מהכוכב הקרוב ביותר במערכת השמש שלנו - כספית - שלוקח בערך 88 ימים לעשות זאת.

האסטרונומים השתמשו אז ב-NEID וב-HPF כדי למדוד את התנועה הנראית לעין של הכוכב לאורך קו הראייה, הידועה גם כמהירות הרדיאלית שלו. מדידות אלה סיפקו את המסה של כוכב הלכת, שחושבה להיות כרבע מזו של צדק, או בערך פי 85 מהמסה של כדור הארץ. ידיעת הגודל והמסה אפשרה לצוות של קנודיה לחשב את הצפיפות הממוצעת של TOI-3757 b כ-0.27 גרם לסנטימטר מעוקב (כ-17 גרם למטר מעוקב), מה שיגרום לה להיות פחות ממחצית הצפיפות של שבתאי (כוכב הלכת בעל הצפיפות הנמוכה ביותר). בתוך ה מערכת השמש), בערך רבע מצפיפות המים (כלומר שהם יצופו אם היו מונחים באמבט ענק מלא במים), או למעשה, דומה בצפיפות המים למרשמלו.

"תצפיות עתידיות פוטנציאליות של האטמוספירה של כוכב הלכת הזה באמצעות טלסקופ החלל החדש של נאס"א, ג'יימס ווב, יכולות לעזור לשפוך אור על אופיו הנפוח." אומרת ג'סיקה ליבי-רוברטס, חוקרת פוסט-דוקטורט ב אוניברסיטת מדינת פנסילבניה והמחבר השני על המאמר הזה.

"למצוא עוד מערכות כאלה עם כוכבי לכת ענקיים - שפעם היה תיאורטי שהם נדירים ביותר בקרב ננסים אדומים - הוא חלק מהמטרה שלנו להבין איך כוכבי לכת נוצרים." אומר קנודיה.

התגלית מדגישה את החשיבות של NEID ביכולתו לאשר חלק מהמועמדים כוכבי לכת מתגלה כעת על ידי משימת TESS של נאס"א, ומספקת מטרות חשובות עבור החדש ג 'יימס ווב טלסקופ החלל (JWST) לעקוב ולהתחיל לאפיין את האווירה שלהם. זה בתורו יודיע לאסטרונומים ממה עשויים כוכבי הלכת וכיצד הם נוצרו, ולגבי עולמות סלעיים שעלולים למגורים, האם הם עשויים לתמוך בחיים.

כתב עת

1. שובהאם קנודיה, ג'סיקה ליבי-רוברטס, קיילב אי. קאנאס, ג'ו פ. נינן, סוברת' מהאדבן, גודמונדור סטפנסון, אנדריאה SJ לין, סינקלייר ג'ונס, אנדרו מונסון, ברוק א. פארקר, הנרי א. קובולניצקי, טרה נ. סאובי, לוק פאוורס, קורי בירד, צ'אד פ. בנדר, קאלן ה. בלייק, וויליאם ד. קוקרן, ג'יאין דונג, סקוט א. דידמס, קונור פרדריק, ארווינד פ. גופטה, סמואל הלברסון, פרד הארטי, שרה א. לוגסדון, אנדרו ג'יי. מטקאלף, מייקל וו. מקאלווין, קרוליין מורלי, ג'יידב רג'אגופאל, לורנס וו. רמזי, פול רוברטסון, ארפיטה רוי, כריסטיאן שוואב, ריאן סי טריאן, ג'ון ויסנייבסקי וג'ייסון טי רייט. TOI-3757 b: ענק גז בצפיפות נמוכה המקיף גמד M בעל מתכת שמש. כתב העת האסטרונומי, כרך 164, מספר 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20