NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) našla svou první planetu Země, která se nachází v obytné zóně její hostitelské hvězdy. Nález byl potvrzen kosmickým dalekohledem Spitzer. Tato planeta je jedním z mála světů velikosti Země, jaké kdy byly v obytné zóně.
Planeta se nazývá TOI 700 da je od Země vzdálena asi 100 světelných let. Obíhá kolem TOI 700, chladné hvězdy M-trpaslíka (červený trpaslík) v souhvězdí Dorado. Toto je klíčový objev pro TESS, protože byl navržen k fretování planet Země v jiných solárních systémech.
Podle astronomických názvových konvencí je TOI 700 d čtvrtou nejvzdálenější planetou od své hvězdy. Písmena bac jsou planety blíže ke hvězdě. (Písmeno a je vyhrazeno pro hvězdu a všechny její společníky.)
TESS najde planety monitorováním velkých pruhů oblohy po dobu 27 dní. Zjistí pokles hvězdného světla, když mezi námi a hvězdou prochází exoplaneta. Pokaždé, když planeta projde před hvězdou, nazývá se to tranzit. V tomto případě TESS zachytil tři planety v systému TOI 700, které se mnohokrát přepravovaly.
Nový systém a jeho planeta jsou astronomicky relativně blízko. Tato blízkost je klíčovou součástí mise TESS: nejen je navržena tak, aby našla planety Země, ale také umožnila dalším dalekohledům provádět následná pozorování. To je ještě těžší, čím dál je exoplaneta.
"TESS byl navržen a vypuštěn speciálně pro nalezení planet Země velikosti obíhajících kolem hvězd," řekl Paul Hertz, ředitel divize astrofyziky v ústředí NASA ve Washingtonu. "Planety kolem blízkých hvězd jsou nejsnadnější sledovat s většími dalekohledy ve vesmíru a na Zemi." Objevování TOI 700 d je klíčovým vědeckým poznatkem pro TESS. Potvrzením velikosti planety a stavu obyvatelné zóny pomocí Spitzeru je další výhra pro Spitzer, když se blíží ke konci vědeckých operací letos v lednu. “
Hostitelská hvězda je malá, chladná M-trpaslík (červený trpaslík), asi 40% hmotnosti Slunce. Řádky, které se studie TESS nazývají sektory, a TOI 700 se objevily v několika sektorech během prvního roku provozu TESS. Původně astronomové hvězdu chybně identifikovali jako podobnější našemu Slunci. Díky tomu se planety zdály větší a teplejší. Nakonec byla chyba opravena a nyní astronomové vidí, že TOI 700 d je v obytné zóně.
"Když jsme opravili parametry hvězdy, velikost jejích planet klesla a my jsme si uvědomili, že nejzevnější byla o velikosti Země a v obytné zóně," řekla Emily Gilbertová, jedna z vědců a postgraduální studentka na University of Chicago.
Jeden problém s exoplanetami obíhajícími po hvězdách červeného trpaslíka je planoucí. Červení trpaslíci mají dlouhou životnost, což z nich činí zajímavé kandidáty na vývoj života na jejich planetách. Mohou však vykazovat značné vzplanutí, někdy zdvojnásobit svůj energetický výkon během několika minut, což způsobuje velkou debatu, pokud jde o potenciální obývatelnost jejich planet. Ale podle Gilberta TOI 700 d nevykazuje ohnivou aktivitu.
"Navíc, za 11 měsíců dat jsme neviděli žádné vzplanutí od hvězdy, což zvyšuje šance na to, že TOI 700 d je obyvatelné a usnadňuje modelování jeho atmosférických a povrchových podmínek," řekl Gilbert.
Dalším problémem exoplanet obíhajících po hvězdách červeného trpaslíka je přílivové uzamčení. Protože červení trpaslíci produkují mnohem méně energie než hvězda, jako je naše Slunce, planety musí být k nim velmi blízko, aby se nacházely v obytné zóně. Tato blízkost však vede k přílivovému uzamčení, což by mohlo snížit šance na obývatelnost. Podle týmu, který stojí za touto prací a který ji představil na výročním zasedání americké astronomické agentury, jsou tyto planety téměř jistě přílivově uzamčeny.
Nejvnitřnější planeta TOI 700 b má přibližně stejnou velikost jako Země a obíhá každých 10 dní. Střední planeta, 700 c, je 2,6krát větší než Země a každých 16 dní dokončí oběžné dráhy. 700 c je pravděpodobně svět ovládaný plynem. 700 d je o 20% větší než Země a dokončí oběžnou dráhu za 37 dní.
Vzhledem k významu tohoto objevu - prvního světa velikosti Země v obytné zóně - chtěli vědci o tom mít jistotu. Z důvodu potřeby jistoty tým vědců vedený Josephem Rodriguezem z Centra pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian, požádal Spitzer o následné pozorování, aby potvrdil TOI 700 d.
Není to poprvé, co byl vyzván Spitzerův kosmický dalekohled NASA, aby potvrdil objev exoplanetu, a Spitzer to přibil.
"Spitzer viděl tranzit TOI 700 d přesně, když jsme to očekávali."
Joseph Rodriguez, Harvard a SMithsonianovo centrum pro astrofyziku
"Vzhledem k dopadu tohoto objevu - že se jedná o první planetu Země s obyvatelnou zónou TESS - jsme opravdu chtěli, aby naše chápání tohoto systému bylo co nejkonkrétnější," řekl Rodriguez. "Spitzer viděl tranzit TOI 700 d přesně, když jsme to očekávali." Je to skvělý doplněk k odkazu mise, který pomohl potvrdit dvě planety TRAPPIST-1 a identifikovat dalších pět. ““
Spitzer pevně potvrdil, co TESS našel. Potvrdilo se, že tranzit byl ve skutečnosti planetou a ne menší, stmívačskou společenskou hvězdou. Spitzer také vylepšil důvěru v měření TESS. NASA v tiskové zprávě uvádí, že Spitzer „zaostřil jejich měření orbitální periody <TOI 700 d> o 56% a její velikost o 38%.“ Další následná pozorování malým pozemním dalekohledem o délce 1 metru poskytla další potvrzení objevu.
Ale i se vším pozorováním jsou astronomové stále v počátečních fázích studia této planety a jejího systému. Díky své blízkosti budou astronomové schopni používat pozemní dalekohledy k přesnějšímu studiu hmotnosti 700 d a snad k potvrzení pozemské nebo plynné povahy všech tří exoplanet v systému.
Při pohledu do budoucna by budoucí dalekohledy - pozemní i kosmické dalekohledy - měly být schopny důkladněji studovat planety, možná dokonce určovat jejich atmosférické složení. Ale to je v budoucnosti. Prozatím jsou informace, které astronomové mají, cenné: lze je použít k modelování planet a vytváření předpovědí.
Vědci z Goddard Space Flight Center NASA již vytvořili 20 modelů potenciálních prostředí 700 d, aby zjistili, jaké tlakové a teplotní podmínky mohou vést k obývatelnosti. Ale ať modelují a jakákoli budoucí pozorování zjistí asi 700 d, je pravděpodobné, že se velmi liší od Země. Přílivově uzamčený svět by měl výrazně odlišné počasí a klima.
"Je to vzrušující, protože bez ohledu na to, co zjistíme o planetě, bude to vypadat úplně jinak než to, co tady na Zemi máme."
Gabrielle Engelmann-Suissa, asistentka výzkumu, vedoucí týmu pro modelování.
Modely slouží důležitému účelu při porozumění exoplanet, jako je TOI 700 d. Modelováním atmosféry planety mohou astronomové předpovídat, jak bude vypadat atmosférické spektrum. Tyto modely lze porovnat se skutečnými spektry, když je získáme, abychom astronomům poskytli určitý výchozí bod pro další pochopení exoplanety.
"Jednoho dne, když máme skutečná spektra od TOI 700 d, můžeme ustoupit, přirovnat je k nejbližšímu simulovanému spektru a poté to přizpůsobit modelu," řekla Gabrielle Engelmann-Suissa, výzkumná asistentka Goddardu, která vedla modelovací tým. . "Je to vzrušující, protože bez ohledu na to, co zjistíme o planetě, bude to vypadat úplně jinak než to, co tady na Zemi máme."
Modelovací tým vyrobil 20 různých modelů za 700 d. V jedné simulaci měla exoplaneta hustou atmosféru ovládanou oxidem uhličitým podobnou mladému Marsu. V tomto modelu měla strana obrácená na hvězdy hlubokou vrstvu mraků. V jiném modelu je planeta pozemskou verzí Země, bez mračna as větry proudícími pryč z noční strany planety, které se sbíhají na hvězdné straně.
TESS je asi v polovině své dvouleté mise najít exoplanety. Astronomové očekávají, že TESS najde 10 000 planet, a odhadují, že asi 10 z nich by mohlo světům podobné Zemi v obyvatelných zónách hvězd, jako je naše Slunce. TESS vede a provozuje MIT a řídí ho Goddard Space Flight Center NASA.
Více:
- Tisková zpráva: NASA Planet Hunter najde svůj první světový obyvatelný svět velikosti Země
- NASA: TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite
- Space Magazine: Nyní, když je TESS funkční, odhadují astronomové, že najdou 14 000 planet. 10 by mohlo být pozemským světem v obývatelné zóně hvězdy podobné slunci
