Поиски планет вне Солнца выявили некоторые очень интересные открытия. Помимо планет, которые являются более массивными версиями своих Солнечных аналогов (ака. Супер-Юпитер и Супер-Земля), существует множество планет, которые пересекают грань между классификациями. А затем были времена, когда последующие наблюдения привели к открытию нескольких планетных систем.
Это, безусловно, имело место, когда речь шла о K2-18, звездной системе красного карлика, расположенной примерно в 111 световых годах от Земли в созвездии Льва. Используя высокоточную поисковую систему радиальной скорости ESO (HARPS), международная группа астрономов недавно изучила ранее обнаруженную экзопланету в этой системе (K2-18b), когда они отметили существование второй экзопланеты.
Исследование, которое детализирует их результаты - «Характеристика многопланетной системы К2-18 с помощью HARPS» - планируется опубликовать в журнале Астрономия и Астрофизика. Исследование было поддержано Советом естественных наук и исследований Канады (NSERC) и Институтом исследований экзопланет - консорциумом ученых и студентов из Университета Монреаля и Университета Макгилла.
Во главе с Райаном Клутье, аспирантом Центра исследований планет Университета Торонто и Института исследований экзопланет (iREx) Университета Монреаля, в состав команды входили члены из Университета Женевы, Университета Гренобля Альп и Университета Порт. Вместе команда провела исследование K2-18b в надежде охарактеризовать эту экзопланету и определить ее истинную природу.
Когда K2-18b был впервые обнаружен в 2015 году, он был обнаружен на орбите в обитаемой зоне звезды (также известной как «Зона Златовласки»). Команда, ответственная за открытие, также определила, что, учитывая расстояние от своей звезды, поверхность K2-18b получила такое же количество радиации, что и Земля. Однако первоначальные оценки размера планеты оставили астрономов неуверенными относительно того, была ли планета суперземлей или мини-нептуном.
По этой причине Клотье и его команда стремились охарактеризовать массу планеты, необходимый шаг к определению ее атмосферных свойств и объемного состава. С этой целью они получили измерения лучевой скорости K2-18 с использованием спектрографа HARPS. Эти измерения позволили им наложить массовые ограничения на ранее обнаруженную экзопланету, но также выявили нечто дополнительное.
Как объяснил Райан Клутье в заявлении для прессы UTSc:
«Возможность измерить массу и плотность K2-18b была огромной, но обнаружить новую экзопланету было удачно и не менее захватывающе ... Если вы можете получить массу и радиус, вы можете измерить объемную плотность планеты, и это может сказать Вы, из чего состоит большая часть планеты.
По существу, их измерения лучевой скорости показали, что масса K2-18b составляет около 8,0 ± 1,9 массы Земли и насыпная плотность составляет 3,3 ± 1,2 г / см³. Это согласуется с земной (или каменистой) планетой со значительной газовой оболочкой и массовой долей воды, равной или меньшей 50%. Другими словами, это либо Супер-Земля с небольшой газовой атмосферой (например, Земли), либо «водный мир» с толстым слоем льда сверху.
Они также нашли доказательства наличия второй «теплой» Супер-Земли по имени K2-18c, которая имеет массу 7,5 ± 1,3 массы Земли, орбитальный период 9 дней и полуглавную ось, примерно в 2,4 раза меньшую, чем K2-18b. После повторного изучения исходных кривых блеска, полученных из K2-18, они пришли к выводу, что K2-18c не был обнаружен, поскольку он имеет орбиту, которая не лежит на одной плоскости. Как Клутье описал открытие:
«Когда мы впервые выбросили данные на стол, мы пытались выяснить, что это было. Вы должны убедиться, что сигнал не просто шум, и вам нужно провести тщательный анализ, чтобы проверить его, но, увидев, что первоначальный сигнал был хорошим признаком того, что была другая планета ... Это был не момент эврики, потому что нам все еще нужно было идти через контрольный список того, что нужно сделать, чтобы проверить данные. После того, как все коробки были проверены, он погрузился в это, вау, это на самом деле планета.
К сожалению, недавно открытый K2-18c вращается слишком близко к своей звезде, чтобы находиться в его обитаемой зоне. Тем не менее, вероятность того, что K2-18b пригоден для обитания, остается вероятной, хотя это зависит от его объемного состава. В конце концов, эта система получит выгоду от дополнительных съемок, в которых, скорее всего, будет участвовать космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) НАСА, запуск которого запланирован на 2019 год.
Эти исследования, как ожидается, разрешат последние тайны об этой планете, будь то земной или водный мир. «Имея текущие данные, мы не можем различить эти две возможности», - сказал Клотье. «Но с помощью космического телескопа Джеймса Вебба (JWST) мы можем исследовать атмосферу и посмотреть, имеет ли она обширную атмосферу или это планета, покрытая водой».
Как объяснил Рене Дойон - главный исследователь в области инфракрасного томографа и бесщелевого спектрографа (NIRISS), инструмента Канадского космического агентства на борту JWST и соавтор статьи:
«Существует большой спрос на использование этого телескопа, поэтому вы должны тщательно выбирать, на какие экзопланеты смотреть. K2-18b в настоящее время является одной из лучших целей для изучения атмосферы, и сейчас он находится в верхней части списка ».
Открытие этой второй Супер-Земли в системе K2-18 является еще одним свидетельством того, насколько распространены многопланетные системы вокруг звезд M-типа (красный карлик). Близость этой системы, в которой есть по крайней мере одна планета с плотной атмосферой, также делает ее хорошо подходящей для исследований, которые позволят астрономам больше узнать о природе атмосфер экзопланет.
Ожидайте услышать больше об этой звезде и ее планетной системе в ближайшие годы!
