Обнаружена новая экзопланета размером с суб Нептун

Экзопланета TOI-1231 b была обнаружена с использованием фотометрических данных со спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и продолжена наблюдениями с помощью спектрографа Planet Finder (PFS) на телескопе Magellan Clay в обсерватории Лас Кампанас в Чили. PFS — это сложный инструмент, который обнаруживает экзопланеты по их гравитационному влиянию на их родительские звезды.

Поскольку планеты вращаются вокруг своих хозяев, измеренные скорости звезд периодически меняются, показывая присутствие планет и информацию об их массе и орбите.

Стратегия наблюдений, принятая НАСА TESS, которая делит каждое полушарие на 13 секторов, которые исследуются в течение примерно 28 дней, обеспечивает наиболее полный поиск транзитных планет по всему небу. Этот подход уже доказал свою способность обнаруживать как большие, так и малые планеты вокруг звезд, начиная от солнечных и заканчивая карликовыми звездами M с малой массой. M карликовые звезды, также известные как красные карлики, являются наиболее распространенным типом звезд в Млечном Пути, составляя около 70 процентов всех звезд в галактике.

M карлики меньше по размеру, обладают небольшой массой Солнца и имеют низкую светимость. Поскольку карлик M меньше, когда планета заданного размера проходит мимо звезды, количество света, блокируемого планетой, больше, что облегчает обнаружение прохождения. Представьте себе планету, похожую на Землю, проходящую перед звездой размером с Солнце, она будет блокировать крошечный кусочек света; но если он проходит перед звездой, которая намного меньше, доля заблокированного света будет больше. В некотором смысле это создает более крупную тень на поверхности звезды, что делает планеты вокруг M карликов более легко обнаруживаемыми и более простыми для изучения.

Хотя он позволяет обнаруживать экзопланеты по небу, стратегия съемки TESS также дает значительные погрешности наблюдений, основанные на орбитальном периоде. Экзопланеты должны пересечь свои звезды-хозяева по крайней мере дважды в пределах диапазона наблюдений TESS, чтобы их обнаружил с правильным периодом конвейер Центра обработки научных данных (SPOC) и конвейер быстрого просмотра (QLP), которые ищут 2-минутный и 30-минутный периоды. минутные данные TESS о каденции соответственно. Поскольку 74 процента полного покрытия неба TESS наблюдается только в течение 28 дней, большинство обнаруженных экзопланет TESS имеют период менее 14 дней. Таким образом, 24-дневный период TOI-1231b делает его открытие еще более ценным.

Ученый NASA JPL Дженнифер Берт, ведущий автор статьи, вместе со своими сотрудниками, включая Диану Драгомир, доцент кафедры физики и астрономии UNM, измерили как радиус, так и массу планеты.

«Работая с группой превосходных астрономов, разбросанных по всему земному шару, мы смогли собрать данные, необходимые для характеристики звезды-хозяина и измерения радиуса и массы планеты», — сказал Берт. «Эти значения, в свою очередь, позволили нам рассчитать объемную плотность планеты и выдвинуть гипотезу о том, из чего она состоит. TOI-1231 b очень похож по размеру и плотности на Нептун, поэтому мы думаем, что у него такая же большая газовая атмосфера ».

«Еще одно преимущество экзопланет, вращающихся вокруг M карликовых хозяев, состоит в том, что мы можем легче измерить их массы, потому что отношение массы планеты к массе звезды также больше. Когда звезда меньше и менее массивна, это заставляет методы обнаружения работать лучше, потому что планета внезапно играет большую роль, поскольку она легче выделяется по сравнению со звездой », — объяснил Драгомир. «Как тень, отброшенная на звезду. Чем меньше звезда, тем менее массивна звезда, тем сильнее влияние планеты можно обнаружить.

«Несмотря на то, что TOI 1231b в восемь раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, его температура аналогична температуре Земли, благодаря более холодной и менее яркой родительской звезде», — говорит Драгомир. «Однако сама планета на самом деле больше Земли и немного меньше Нептуна — мы могли бы назвать ее суб-Нептуном».

Берт и Драгомир, которые фактически инициировали это исследование, когда они были научными сотрудниками в Институте Кавли Массачусетского технологического института, работали с учеными, специализирующимися на наблюдении и описании атмосфер малых планет, чтобы выяснить, какие текущие и будущие космические миссии могли бы изучить TOI- Внешние слои 1231 b, чтобы точно сообщить исследователям, какие газы циркулируют вокруг планеты. TOI-1231b с температурой около 330 кельвинов или 140 градусов по Фаренгейту является одной из самых крутых и малых экзопланет, доступных для атмосферных исследований, открытых на данный момент.

Предыдущие исследования показывают, что на таких прохладных планетах могут быть облака высоко в атмосфере, что затрудняет определение того, какие типы газов их окружают. Но новые наблюдения другой маленькой прохладной планеты под названием K2-18b сломали эту тенденцию и показали наличие воды в ее атмосфере, что удивило многих астрономов.

«TOI-1231 b — одна из немногих известных нам планет с аналогичным размером и температурным диапазоном, поэтому будущие наблюдения за этой новой планетой позволят нам определить, насколько часто (или редко) водяные облака образуются вокруг этих планет. — миры с умеренным климатом, — сказал Берт.

Кроме того, благодаря высокой яркости в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) звезды-хозяина она представляет собой интересную цель для будущих миссий с космическим телескопом Хаббла (HST) и космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). Первая серия этих наблюдений, проводимая одним из соавторов статьи, должна состояться в конце этого месяца с использованием космического телескопа Хаббла.

«Низкая плотность TOI 1231b указывает на то, что он окружен плотной атмосферой, а не является каменистой планетой. Но состав и масштабы этой атмосферы неизвестны! » — сказал Драгомир. «TOI1231b может иметь большую водородную или водородно-гелиевую атмосферу, или более плотную атмосферу водяного пара. Каждый из них будет указывать на различное происхождение, что позволит астрономам понять, как, например, планеты формируются вокруг M карликов по-разному, по сравнению с планетами вокруг нашего Солнца. Наши предстоящие наблюдения HST начнут отвечать на эти вопросы, и JWST обещает еще более тщательное изучение атмосферы планеты ».

Еще один способ изучения атмосферы планеты — выяснить, уносится ли газ, путем поиска свидетельств присутствия таких атомов, как водород и гелий, окружающих планету, когда они проходят через поверхность звезды-хозяина. Обычно атомы водорода практически невозможно обнаружить, потому что их присутствие маскируется межзвездным газом. Но эта планетно-звездная система предлагает уникальную возможность применить этот метод из-за того, как быстро она удаляется от Земли.

«Один из самых интригующих результатов последних двух десятилетий науки о экзопланетах заключается в том, что до сих пор ни одна из новых планетных систем, которые мы обнаружили, не похожа на нашу Солнечную систему», — сказал Берт. «Они полны планет размером с Землю и Нептун на орбитах, намного короче орбиты Меркурия, поэтому у нас нет никаких местных примеров, с которыми можно было бы их сравнивать. Эта новая планета, которую мы обнаружили, все еще странная, но она на один шаг ближе к тому, чтобы быть похожей на планеты нашего соседства. По сравнению с большинством обнаруженных к настоящему времени транзитных планет, температура которых часто достигает многих сотен или тысяч градусов, TOI-1231 b является абсолютно холодным ».

В заключение Драгомир отмечает, что «эта планета пополняет ряды всего двух или трех других близлежащих небольших экзопланет, которые будут изучаться при каждой возможности, которую мы получим и с использованием широкого спектра телескопов, в течение многих лет, так что следите за новым TOI1231b. события! »

Эдди Гонсалес-младший MessageToEagle.com