Astronomi so opazili nenavaden planet, podoben Jupitru, ki kroži okoli hladne rdeče pritlikave zvezde

Skupina instrumentov, vključno z NASA-financiran instrument radialne hitrosti NEID na 3.5-metrskem teleskopu WIYN na nacionalnem observatoriju Kitt Peak, program NSF-jevega NOIRLab. Planet, imenovan TOI-3757 b, je najbolj puhast planet plinastega velikana, ki so ga kdaj odkrili okoli te vrste zvezd.

Astronomi uporabljajo 3.5-metrski teleskop WIYN na Nacionalnem observatoriju Kitt Peak v Arizoni, program NSF-ja NOIRLab, so opazili nenavaden Jupitru podoben planet v orbiti okoli hladne rdeče pritlikave zvezde. Ta planet, identificiran kot TOI-580 b, ki se nahaja približno 3757 svetlobnih let od Zemlje v ozvezdju Auriga Kočijaša, je planet z najnižjo gostoto, kar jih je bilo kdaj odkrito okoli rdeče pritlikave zvezde, in ocenjujejo, da ima povprečno gostoto podobno tej marshmallowa.

Zvezde rdeče pritlikavke so najmanjše in najbolj zatemnjene članice tako imenovanega glavnega zaporedja zvezde — zvezde, ki v svojem jedru z enakomerno hitrostjo pretvarjajo vodik v helij. Čeprav "kul" v primerjavi z zvezdami, kot je naša ne, so rdeče pritlikave zvezde lahko izjemno aktivne in izbruhnejo z močnimi izbruhi, ki lahko planetu odvzamejo atmosfero, zaradi česar je ta zvezdni sistem navidezno negostoljubna lokacija za nastanek takšnega pavšastega planeta.

"Tradicionalno velja, da je velikanske planete okoli rdečih pritlikavk težko oblikovati," pravi Shubham Kanodia, raziskovalec na Carnegie Institution for Science's Earth and Planets Laboratory in prvi avtor prispevka, objavljenega v Astronomski dnevnik. »Doslej so to preučevali le z majhnimi vzorci iz Dopplerjevih raziskav, ki so običajno odkrile velikanske planete dlje od teh rdečih pritlikavih zvezd. Do zdaj nismo imeli dovolj velikega vzorca planetov, da bi našli plin v bližini planeti na robusten način."

Še vedno obstajajo nepojasnjene skrivnosti, ki obkrožajo TOI-3757 b, največja pa je, kako lahko okoli rdeče pritlikave zvezde nastane plinast velikan, še posebej planet s tako nizko gostoto. Kanodijina ekipa pa meni, da ima morda rešitev za to skrivnost.

Predlagajo, da bi bila izjemno nizka gostota TOI-3757 b lahko posledica dveh dejavnikov. Prvi se nanaša na kamnito jedro planeta; plinasti velikani naj bi se začeli kot masivna kamnita jedra, približno desetkrat večja od mase Zemlja, na kateri točki hitro potegnejo velike količine sosednjega plina, da tvorijo plinske velikane, ki jih vidimo danes. Zvezda TOI-3757 b ima manjšo številčnost težkih elementov v primerjavi z drugimi M-pritlikavkami s plinastimi velikani, kar je morda povzročilo počasnejše oblikovanje kamnitega jedra, kar je zakasnilo začetek kopičenja plina in tako vplivalo na skupno gostoto planeta.

Drugi dejavnik je morda orbita planeta, za katero se pogojno domneva, da je rahlo eliptična. Včasih se svoji zvezdi približa bližje kot kdaj koli prej, kar povzroči znatno prekomerno segrevanje, ki lahko povzroči napihnjenost ozračja planeta.

Planet je najprej opazil NASA-in satelit za raziskovanje tranzitnih eksoplanetov (TESS). Kanodijina ekipa je nato opravila nadaljnja opazovanja z uporabo zemeljskih instrumentov, vključno z NEID in NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), oba nameščena na 3.5-metrskem teleskopu WIYN; Habitable-zone Planet Finder (HPF) na teleskopu Hobby-Eberly; in observatorij Red Buttes (RBO) v Wyomingu.

TESS je pregledal prečkanje tega planeta TOI-3757 b pred njegovo zvezdo, kar je astronomom omogočilo, da so izračunali, da je premer planeta okoli 150,000 kilometrov (100,000 milj) ali približno le malo večji od premera Jupitra. Planet konča eno popolno orbito okoli svoje gostiteljske zvezde v samo 3.5 dneh, kar je 25-krat manj kot najbližji planet v našem Osončju — Živo srebro — kar traja približno 88 dni.

Astronomi so nato uporabili NEID in HPF za merjenje navideznega gibanja zvezde vzdolž vidnega polja, znanega tudi kot njena radialna hitrost. Te meritve so zagotovile maso planeta, ki je bila izračunana na približno eno četrtino mase Jupitra ali približno 85-krat večjo od mase Zemlje. Poznavanje velikosti in mase je omogočilo Kanodijini ekipi, da je povprečno gostoto TOI-3757 b izračunala na 0.27 grama na kubični centimeter (približno 17 gramov na kubični čevelj), kar bi pomenilo manj kot polovico gostote Saturna (planeta z najmanjšo gostoto). v Solarni sistem), približno ena četrtina gostote vode (kar pomeni, da bi lebdel, če bi ga postavili v velikansko kad, napolnjeno z vodo), ali pravzaprav po gostoti podoben marshmallowu.

"Morebitna prihodnja opazovanja atmosfere tega planeta z uporabo Nasinega novega vesoljskega teleskopa James Webb bi lahko pomagala osvetliti njegovo napihnjeno naravo," pravi Jessica Libby-Roberts, podoktorska raziskovalka pri Pennsylvania State University in drugi avtor tega prispevka.

"Iskanje več takšnih sistemov z velikanskimi planeti - za katere so nekoč teoretizirali, da so izjemno redki okoli rdečih pritlikavk - je del našega cilja, da razumemo, kako planeti nastajajo," pravi Kanodia.

Odkritje poudarja pomen NEID pri njegovi zmožnosti potrditve nekaterih kandidatov eksoplanete trenutno odkriva NASA-ina misija TESS in zagotavlja pomembne tarče za novo Vesoljski teleskop James Webb (JWST), da nadaljujejo in začnejo karakterizirati njihovo atmosfero. To bo nato astronome obvestilo, iz česa so planeti sestavljeni in kako so nastali ter, za potencialno bivalne skalnate svetove, ali bi morda lahko podpirali življenje.

Referenca revije

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 in Jason T. Wright. TOI-3757 b: Plinski velikan z nizko gostoto, ki kroži okoli M pritlikavca sončne kovine. The Astronomical Journal, letnik 164, številka 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20