Astronomii au observat o planetă neobișnuită, asemănătoare lui Jupiter, care orbitează o stea pitică roșie rece

O exoplanetă gigantică gazoasă cu densitatea unei bezele a fost detectată pe orbită în jurul unei stele pitice roșii reci de o suită de instrumente, inclusiv NASA-instrument de viteză radială NEID finanțat pe telescopul WIYN de 3.5 metri de la Observatorul Național Kitt Peak, un program al NOIRLab al NSF. Planeta, numită TOI-3757 b, este cea mai pufoasă planetă gigantică gazoasă descoperită vreodată în jurul acestui tip de stele.

Astronomii care folosesc telescopul WIYN de 3.5 metri la Observatorul Național Kitt Peak din Arizona, un program al NSF NOIRLab, au observat o planetă neobișnuită, asemănătoare lui Jupiter, pe orbită în jurul unei stele pitice roșii reci. Situată la aproximativ 580 de ani-lumină de Pământ, în constelația Auriga Charioteer, această planetă, identificată ca TOI-3757 b, este planeta cu cea mai mică densitate detectată vreodată în jurul unei stele pitice roșii și se estimează că are o densitate medie asemănătoare cu aceea. a unui marshmallow.

Stelele pitice roșii sunt cei mai mici și mai slabi membri ai așa-numitei secvențe principale stele — stele care transformă hidrogenul în heliu în nucleele lor într-un ritm constant. Deși „mișto” în comparație cu vedetele ca ale noastre soare, stelele pitice roșii pot fi extrem de active și pot erupe cu erupții puternice capabile să dezbrace o planetă de atmosfera sa, făcând din acest sistem stelar o locație aparent inospitalieră pentru a forma o astfel de planetă gossamer.

„În mod tradițional, s-a considerat că planetele gigantice din jurul stelelor pitice roșii sunt greu de format.” spune Shubham Kanodia, cercetător la Carnegie Institution for Science's Earth and Planets Laboratory și primul autor al unei lucrări publicate în Jurnalul astronomic. „Până acum, acest lucru a fost analizat doar cu eșantioane mici din sondajele Doppler, care de obicei au găsit planete gigantice mai departe de aceste stele pitice roșii. Până acum nu am avut o probă suficient de mare de planete pentru a găsi gaze apropiate planete într-un mod robust.”

Există încă mistere neexplicate în jurul TOI-3757 b, cel mai mare fiind modul în care se poate forma o planetă gigantică gazoasă în jurul unei stele pitice roșii și, în special, a unei planete cu densitate scăzută. Echipa lui Kanodia, însă, crede că ar putea avea o soluție la acest mister.

Ei propun că densitatea foarte scăzută a TOI-3757 b ar putea fi rezultatul a doi factori. Primul se referă la miezul stâncos al planetei; Se crede că giganții gazosi încep ca nuclee stâncoase masive de aproximativ zece ori masa Pământ, moment în care atrag rapid cantități mari de gaz vecin pentru a forma giganții gazosi pe care îi vedem astăzi. Steaua lui TOI-3757 b are o abundență mai mică de elemente grele în comparație cu alți pitici M cu giganți gazosi, iar acest lucru ar fi putut duce la formarea nucleului stâncos mai lent, întârziind debutul acumulării de gaze și, prin urmare, afectând densitatea globală a planetei.

Al doilea factor poate fi orbita planetei, despre care se crede că este ușor eliptică. Există momente când se apropie mai mult de steaua sa decât în ​​alte momente, ceea ce duce la o încălzire în exces substanțială care poate provoca umflarea atmosferei planetei.

Planeta a fost observată inițial de satelitul Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) al NASA. Echipa lui Kanodia a făcut apoi observații ulterioare folosind instrumente de la sol, inclusiv NEID și NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), ambele găzduite la Telescopul WIYN de 3.5 metri; Habitable-zone Planet Finder (HPF) de pe telescopul Hobby-Eberly; și Observatorul Red Buttes (RBO) din Wyoming.

TESS a cercetat traversarea acestei planete TOI-3757 b în fața stelei sale, ceea ce a permis astronomilor să calculeze diametrul planetei să fie de aproximativ 150,000 de kilometri (100,000 de mile) sau aproximativ puțin mai mare decât cel al lui Jupiter. Planeta termină o orbită completă în jurul stelei gazdă în doar 3.5 zile, de 25 de ori mai puțin decât cea mai apropiată planetă din Sistemul nostru Solar - mercur — care durează aproximativ 88 de zile pentru a face acest lucru.

Astronomii au folosit apoi NEID și HPF pentru a măsura mișcarea aparentă a stelei de-a lungul liniei de vedere, cunoscută și sub numele de viteza radială. Aceste măsurători au furnizat masa planetei, care a fost calculată a fi aproximativ un sfert din cea a lui Jupiter, sau de aproximativ 85 de ori masa Pământului. Cunoașterea dimensiunii și a masei a permis echipei lui Kanodia să calculeze densitatea medie a lui TOI-3757 b ca fiind de 0.27 grame pe centimetru cub (aproximativ 17 grame pe picior cub), ceea ce ar face să fie mai mică de jumătate din densitatea lui Saturn (planeta cu cea mai mică densitate). în Sistemul Solar), aproximativ un sfert din densitatea apei (ceea ce înseamnă că ar pluti dacă ar fi plasată într-o cadă uriașă plină cu apă) sau, de fapt, similară ca densitate cu o marshmallow.

„Potențialele observații viitoare ale atmosferei acestei planete folosind noul telescop spațial James Webb al NASA ar putea ajuta la luminarea naturii sale umflate.” spune Jessica Libby-Roberts, cercetător postdoctoral la Universitatea de Stat din Pennsylvania iar al doilea autor pe această lucrare.

„Găsirea mai multor astfel de sisteme cu planete gigantice – despre care odată s-a teoreticizat că sunt extrem de rare în jurul piticelor roșii – face parte din obiectivul nostru de a înțelege cum se formează planetele.” spune Kanodia.

Descoperirea evidențiază importanța NEID în capacitatea sa de a confirma o parte din candidat exoplanete în prezent fiind descoperit de misiunea TESS a NASA, oferind ținte importante pentru noi Telescopul spațial James Webb (JWST) să urmărească și să înceapă să le caracterizeze atmosferele. Acest lucru va informa, la rândul său, astronomii din ce sunt făcute planetele și cum s-au format și, pentru lumi stâncoase potențial locuibile, dacă ar putea fi capabile să susțină viața.

Referința jurnalului

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 și Jason T. Wright. TOI-3757 b: Un gigant gazos de densitate joasă care orbitează un pitic M cu metalitate solară. Jurnalul Astronomic, Volumul 164, Numărul 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20