TESS НАСА (транзитный спутник геодезической экзопланеты) обнаружил, что его первая планета размером с Землю находится в обитаемой зоне звезды-хозяина. Находка была подтверждена космическим телескопом Spitzer. Эта планета - один из немногих миров размером с Землю, когда-либо существовавших в обитаемой зоне.
Планета называется TOI 700 d, и она находится на расстоянии около 100 световых лет от Земли. Он вращается вокруг TOI 700, крутой звезды М-карликов (красный карлик) в созвездии Дорадо. Это ключевое открытие для TESS, так как оно было разработано для поиска планет размером с Землю в других солнечных системах.
Согласно астрономическим соглашениям об именах, TOI 700 d является четвертой самой отдаленной планетой от своей звезды. Буквы b и c - планеты, расположенные ближе к звезде. (Буква a зарезервирована для звезды и любых спутников, которые у нее могут быть.)
TESS находит планеты, контролируя большие полосы неба в течение 27 дней. Он обнаруживает падение звездного света, когда экзопланета проходит между нами и звездой. Каждый раз, когда планета проходит перед своей звездой, это называется транзитом. В этом случае TESS поймал три планеты в системе TOI 700, пройдя несколько раз.
Новая система и ее планета относительно близки в астрономическом отношении. Эта близость является ключевой частью миссии TESS: она предназначена не только для поиска планет размером с Землю, но и для того, чтобы другие телескопы могли проводить последующие наблюдения. Это усложняет тем, чем дальше экзопланета.
«TESS был разработан и запущен специально для поиска планет размером с Землю, вращающихся вокруг близлежащих звезд», - сказал Пол Герц, директор отдела астрофизики в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Планеты вокруг близлежащих звезд легче всего отслеживать с помощью больших телескопов в космосе и на Земле. Открытие TOI 700 d является ключевым научным открытием для TESS. Подтверждение размера планеты и статуса обитаемой зоны с помощью Spitzer - это еще одна победа Spitzer, поскольку она приближается к концу научной деятельности в январе этого года ».
Звезда-хозяин - это маленькая, крутая звезда M-карликов (красный карлик), вес которой составляет около 40% от массы Солнца. Ряды, которые исследования TESS называют секторами, и TOI 700 появился во многих секторах в течение первого года работы TESS. Первоначально астрономы неправильно определили звезду как более похожую на наше Солнце. Это в свою очередь заставило планеты казаться больше и горячее. В конце концов, ошибка была исправлена, и теперь астрономы могут видеть, что TOI 700 d находится в обитаемой зоне.
«Когда мы исправили параметры звезды, размеры ее планет упали, и мы поняли, что самый внешний из них был размером с Землю и в обитаемой зоне», - сказала Эмили Гилберт, одна из исследователей и аспирант Университета Чикаго.
Одной из проблем с экзопланетами, вращающимися вокруг звезд красных карликов, является вспышка. Красные карлики долгоживущие, что делает их интересными кандидатами для развития жизни на своих планетах. Но они могут демонстрировать значительное сжигание, иногда удваивая выход энергии за считанные минуты, что вызывает много споров, когда речь заходит о потенциальной обитаемости их планет. Но, по словам Гилберта, TOI 700 d не проявляет факельной активности.
«Кроме того, за 11 месяцев данных мы не увидели вспышек от звезды, что повышает вероятность того, что TOI 700 d пригоден для жизни, и облегчает моделирование его атмосферных и поверхностных условий», - сказал Гилберт.
Другая проблема с экзопланетами, вращающимися вокруг звезд красных карликов, - приливная блокировка. Поскольку красные карлики производят гораздо меньше энергии, чем звезда, подобная нашему Солнцу, планеты должны быть очень близко к ним, чтобы находиться в обитаемой зоне. Но эта близость приводит к блокированию приливов, что может снизить шансы на обитаемость. По словам команды, стоящей за этой работой, которая представила ее на ежегодном собрании Американских астрономов, эти планеты почти наверняка заблокированы.
Самая внутренняя планета, TOI 700b, имеет примерно тот же размер, что и Земля, и каждые 10 дней вращается по орбите. Средняя планета, 700 с, в 2,6 раза больше Земли и выходит на орбиту каждые 16 дней. 700 с, вероятно, мир, в котором доминирует газ. 700 дней примерно на 20% больше, чем у Земли, и завершает орбиту за 37 дней.
Из-за важности этого открытия - первого мира размером с Землю в обитаемой зоне - ученые хотели быть в этом уверены. Из-за этой необходимости в определенности группа ученых во главе с Джозефом Родригесом из Центра астрофизики | Harvard & Smithsonian запросили последующие наблюдения со Spitzer для подтверждения TOI 700 d.
Это не первый случай, когда космический телескоп НАСА Spitzer был призван подтвердить обнаружение экзопланеты, и Спитцер прибил его.
«Спитцер видел, как TOI 700 d проходил именно тогда, когда мы этого ожидали».
Джозеф Родригес, Гарвардский и Смитсоновский Центр Астрофизики
«Учитывая влияние этого открытия - то, что это первая планета размером с Землю обитаемой зоны TESS - мы действительно хотели, чтобы наше понимание этой системы было как можно более конкретным», - сказал Родригес. «Спитцер увидел, что TOI 700 d прошел точно тогда, когда мы ожидали этого. Это отличное дополнение к наследию миссии, которая помогла подтвердить две планеты TRAPPIST-1 и определить еще пять ».
Спитцер предоставил убедительное подтверждение того, что обнаружила Тесс. Это подтвердило, что транзит был фактически планетой, а не меньшей, более тусклой спутницей. Спитцер также уточнил достоверность измерений TESS. В пресс-релизе НАСА говорится, что Spitzer «обострил измерения своего орбитального периода <TOI 700 d> на 56%, а его размер - на 38%». Дополнительные наблюдения с помощью небольшого 1-метрового наземного телескопа стали дополнительным подтверждением открытия.
Но даже со всем этим наблюдением астрономы все еще находятся на ранних стадиях изучения этой планеты и ее системы. Благодаря своей близости, астрономы смогут использовать наземные телескопы для более точного изучения массы 700 d и, как мы надеемся, для подтверждения земной или газовой природы всех трех экзопланет в системе.
Заглядывая в будущее, будущие телескопы - как наземные, так и космические - должны иметь возможность изучать планеты более тщательно, возможно, даже определяя их состав в атмосфере. Но это в будущем. На данный момент информация, которой обладают астрономы, является ценной: ее можно использовать для моделирования планет и прогнозирования.
Исследователи из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА уже создали 20 моделей потенциальной среды 700 d, чтобы увидеть, какие условия давления и температуры могут привести к обитаемости. Но что бы они ни моделировали, и какие бы будущие последующие наблюдения не обнаружили около 700 дней, это, вероятно, будет сильно отличаться от Земли. Запертый мир будет иметь совершенно другую погоду и климат.
«Это захватывающе, потому что независимо от того, что мы узнаем о планете, она будет выглядеть совершенно иначе, чем то, что мы имеем здесь, на Земле».
Габриэль Энгельманн-Суисса, научный сотрудник, руководитель группы моделирования.
Модели служат важной цели в понимании экзопланет, таких как TOI 700 d. Моделируя атмосферу планеты, астрономы могут предсказать, как будут выглядеть атмосферные спектры. Эти модели можно сравнить с реальными спектрами, когда мы их получаем, чтобы дать астрономам своего рода отправную точку для дальнейшего понимания экзопланеты.
«Когда-нибудь, когда у нас будут реальные спектры от TOI 700 d, мы можем отследить, сопоставить их с ближайшим моделируемым спектром, а затем сопоставить их с моделью», - сказала Габриэль Энгельманн-Суисса, ассистент-исследователь из Goddard, которая возглавляла команду моделирования , «Это захватывающе, потому что независимо от того, что мы узнаем о планете, она будет выглядеть совершенно иначе, чем то, что мы имеем здесь, на Земле».
Команда модели произвела 20 различных моделей за 700 дней. В одной из симуляций экзопланета имела плотную атмосферу с преобладанием углекислого газа, похожую на молодой Марс. В этой модели сторона, обращенная к звезде, имела глубокий слой облаков. В другой модели планета представляет собой наземную версию Земли, безоблачную и с ветрами, стекающими с ночной стороны планеты, сходящимися на стороне звезды.
TESS находится примерно на полпути через свою двухлетнюю миссию по поиску экзопланет. Астрономы ожидают, что TESS найдет 10000 планет, и, по их оценкам, около 10 из них могут быть подобными Земле мирами в обитаемых зонах звезд, таких как наше Солнце. TESS возглавляет и управляет MIT, а также Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Больше:
- Пресс-релиз: NASA Planet Hunter находит свой первый мир обитаемой зоны размером с Землю
- НАСА: TESS, транзитный спутник обзора экзопланеты
- Космический журнал: теперь, когда TESS работает, астрономы подсчитали, что он найдет 14 000 планет. 10 могут быть земными мирами в зоне обитания солнечной звезды
