Η αναζήτηση για εξωηλιακούς πλανήτες έχει βρει μερικές πολύ ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις. Εκτός από τους πλανήτες που είναι πιο μαζικές εκδόσεις των αντίστοιχων ηλιακών τους (γνωστός και ως Super-Jupiters και Super-Earths), υπήρχαν πολλοί πλανήτες που ξεπερνούν τη γραμμή μεταξύ των ταξινομήσεων. Και τότε υπήρξαν στιγμές που οι παρατηρήσεις παρακολούθησης οδήγησαν στην ανακάλυψη πολλαπλών πλανητικών συστημάτων.
Αυτό συνέβαινε σίγουρα όταν αφορούσε το K2-18, ένα σύστημα κόκκινου νάνου που βρίσκεται περίπου 111 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Λέοντα. Χρησιμοποιώντας τον Ψηφιακό Πλανήτη Ακτινικής Υψηλής Ακρίβειας του ESO (HARPS), μια διεθνής ομάδα αστρονόμων εξέτασε πρόσφατα έναν εξωπλανήτη που είχε ανακαλυφθεί προηγουμένως σε αυτό το σύστημα (K2-18b) όταν διαπίστωσαν την ύπαρξη ενός δεύτερου εξωπλανήτη.
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματά τους - «Χαρακτηρισμός του πολυ-πλανητικού συστήματος K2-18 με το HARPS» - προγραμματίζεται να δημοσιευτεί στο περιοδικό Αστρονομία και Αστροφυσική. Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Συμβούλιο Φυσικών Επιστημών και Ερευνών του Καναδά (NSERC) και το Ινστιτούτο Έρευνας για τους Εξωπλανήτες - μια κοινοπραξία επιστημόνων και φοιτητών από το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ και το Πανεπιστήμιο McGill.
Με επικεφαλής τον Ryan Cloutier, φοιτητή διδακτορικού στο Κέντρο Επιστήμης Πλανητών του Πανεπιστημίου του Τορόντο και στο Ινστιτούτο Έρευνας για τους Εξωπλανήτες του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ (iREx), η ομάδα περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, το Πανεπιστήμιο Γκρενόμπλ Άλπεις και το Πανεπιστήμιο του Πόρτο. Μαζί, η ομάδα διεξήγαγε μια μελέτη του K2-18b με την ελπίδα να χαρακτηρίσει αυτόν τον εξωπλανήτη και να προσδιορίσει την πραγματική του φύση.
Όταν το K2-18b ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2015, βρέθηκε να βρίσκεται σε τροχιά εντός της κατοικήσιμης ζώνης του αστεριού (γνωστός και ως "Goldilocks Zone"). Η ομάδα που ήταν υπεύθυνη για την ανακάλυψη διαπίστωσε επίσης ότι δεδομένης της απόστασης από το αστέρι της, η επιφάνεια του K2-18b έλαβε παρόμοιες ποσότητες ακτινοβολίας με τη Γη. Ωστόσο, οι αρχικές εκτιμήσεις του μεγέθους του πλανήτη άφησαν τους αστρονόμους αβέβαιους ως προς το αν ο πλανήτης ήταν ένας υπερ-γη ή ένας μίνι-Ποσειδώνας.
Για αυτόν τον λόγο, ο Cloutier και η ομάδα του προσπάθησαν να χαρακτηρίσουν τη μάζα του πλανήτη, ένα απαραίτητο βήμα για τον προσδιορισμό των ατμοσφαιρικών ιδιοτήτων και της χύδην σύνθεσης. Για το σκοπό αυτό, έλαβαν μετρήσεις ακτινικής ταχύτητας του K2-18 χρησιμοποιώντας τον φασματογράφο HARPS. Αυτές οι μετρήσεις τους επέτρεψαν να θέσουν περιορισμούς μάζας σε εξωπλανήτη που είχε ανακαλυφθεί προηγουμένως, αλλά αποκάλυψαν επίσης κάτι επιπλέον.
Όπως εξήγησε ο Ryan Cloutier σε δήλωση τύπου του UTSc:
«Η ικανότητα μέτρησης της μάζας και της πυκνότητας του K2-18b ήταν τεράστια, αλλά η ανακάλυψη ενός νέου εξωπλανήτη ήταν τυχερή και εξίσου συναρπαστική… Εάν μπορείτε να πάρετε τη μάζα και την ακτίνα, μπορείτε να μετρήσετε τη μαζική πυκνότητα του πλανήτη και αυτό μπορεί να πει εσείς από τι αποτελείται το μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη. "
Ουσιαστικά, οι μετρήσεις της ακτινικής ταχύτητάς τους αποκάλυψαν ότι το K2-18b έχει μάζα περίπου 8,0 ± 1,9 μάζες γης και πυκνότητα 3,3 ± 1,2 g / cm³. Αυτό συμβαδίζει με έναν επίγειο πλανήτη (γνωστό και ως βραχώδη) με σημαντικό αέριο περίβλημα και κλάσμα μάζας νερού ίσο ή μικρότερο από 50%. Με άλλα λόγια, είναι είτε μια Υπερ-Γη με μια μικρή αέρια ατμόσφαιρα (όπως η Γη) ή «κόσμος του νερού» με ένα παχύ στρώμα πάγου στην κορυφή.
Βρήκαν επίσης στοιχεία για ένα δεύτερο «θερμό» σούπερ γη με το όνομα K2-18c, το οποίο έχει μάζα 7,5 ± 1,3 μάζες της Γης, μια τροχιακή περίοδο 9 ημερών και έναν ημι-κύριο άξονα περίπου 2,4 φορές μικρότερο από το K2-18b. Μετά την επανεξέταση των αρχικών καμπυλών φωτός που ελήφθησαν από το K2-18, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το K2-18c δεν ανιχνεύτηκε επειδή έχει τροχιά που δεν βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο. Όπως ο Cloutier περιέγραψε την ανακάλυψη:
«Όταν ρίξαμε για πρώτη φορά τα δεδομένα στο τραπέζι προσπαθούσαμε να καταλάβουμε τι ήταν. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το σήμα δεν είναι μόνο θόρυβος και πρέπει να κάνετε προσεκτική ανάλυση για να το επαληθεύσετε, αλλά βλέποντας ότι το αρχικό σήμα ήταν μια καλή ένδειξη ότι υπήρχε ένας άλλος πλανήτης… Δεν ήταν μια στιγμή ευρήκα επειδή έπρεπε ακόμα να φύγουμε μέσω μιας λίστας ελέγχου πραγμάτων που πρέπει να κάνετε προκειμένου να επαληθεύσετε τα δεδομένα. Μόλις ελέγχθηκαν όλα τα κουτιά, βυθίστηκε, αυτό είναι πραγματικά πλανήτης. "
Δυστυχώς, το K2-18c που ανακαλύφθηκε πρόσφατα περιστρέφεται πολύ κοντά στο αστέρι του για να βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του. Ωστόσο, η πιθανότητα του K2-18b να είναι κατοικήσιμη παραμένει πιθανή, που πιστεύεται ότι εξαρτάται από τη μαζική του σύνθεση. Στο τέλος, αυτό το σύστημα θα επωφεληθεί από πρόσθετες έρευνες που πιθανότατα θα περιλαμβάνουν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της JASA (JWST) - το οποίο έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει το 2019.
Αυτές οι έρευνες αναμένεται να λύσουν τα τελευταία μυστήρια σχετικά με αυτόν τον πλανήτη, που είναι αν είναι σαν τη Γη ή έναν «κόσμο του νερού». «Με τα τρέχοντα δεδομένα, δεν μπορούμε να κάνουμε διάκριση μεταξύ αυτών των δύο δυνατοτήτων», δήλωσε ο Cloutier. «Αλλά με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) μπορούμε να διερευνήσουμε την ατμόσφαιρα και να δούμε αν έχει μια εκτεταμένη ατμόσφαιρα ή είναι ένας πλανήτης καλυμμένος με νερό».
Όπως εξήγησε ο René Doyon - ο κύριος ερευνητής του Near-Infrared Imager και του Slitless Spectrograph (NIRISS), του καναδικού οργάνου διαστημικής υπηρεσίας JWST και συν-συγγραφέας στο έγγραφο:
«Υπάρχει μεγάλη ζήτηση για χρήση αυτού του τηλεσκοπίου, οπότε πρέπει να είστε προσεκτικοί στην επιλογή των εξωπλανητών που θα κοιτάξετε. Το K2-18b είναι πλέον ένας από τους καλύτερους στόχους για την ατμοσφαιρική μελέτη, πηγαίνει στην κορυφή της λίστας. "
Η ανακάλυψη αυτού του δεύτερου Super-Earth στο σύστημα K2-18 είναι μια ακόμη ένδειξη για το πόσο διαδεδομένα συστήματα πολλαπλών πλανητών βρίσκονται γύρω από αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος). Η εγγύτητα αυτού του συστήματος, που διαθέτει τουλάχιστον έναν πλανήτη με πυκνή ατμόσφαιρα, το καθιστά επίσης κατάλληλο για μελέτες που θα διδάξουν στους αστρονόμους περισσότερα για τη φύση των ατμοσφαιρών του εξωπλανήτη.
Περιμένετε να ακούσετε περισσότερα για αυτό το αστέρι και το πλανητικό του σύστημα τα επόμενα χρόνια!
