Το TESS της NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite) βρήκε τον πρώτο πλανήτη σε μέγεθος Γης που βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη του αστέρι του ξενιστή. Το εύρημα επιβεβαιώθηκε με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer. Αυτός ο πλανήτης είναι ένας από τους λίγους κόσμους σε μέγεθος Γης που έχουν βρεθεί ποτέ σε κατοικήσιμη ζώνη.
Ο πλανήτης ονομάζεται TOI 700 d και απέχει περίπου 100 έτη φωτός από τη Γη. Σε τροχιά TOI 700, ένα δροσερό αστέρι M-dwarf (κόκκινος νάνος) στον αστερισμό Dorado. Αυτή είναι μια βασική ανακάλυψη για το TESS, καθώς έχει σχεδιαστεί για να εκτοξεύει πλανήτες μεγέθους Γης σε άλλα ηλιακά συστήματα.
Με συμβάσεις αστρονομικής ονομασίας, το TOI 700 d είναι ο τέταρτος πιο μακρινός πλανήτης από το αστέρι του. Τα γράμματα b και c είναι οι πλανήτες πιο κοντά στο αστέρι. (Το γράμμα α προορίζεται για το αστέρι και τους συνοδούς που μπορεί να έχει.)
Το TESS βρίσκει πλανήτες παρακολουθώντας μεγάλα τμήματα του ουρανού για 27 ημέρες κάθε φορά. Ανιχνεύει την πτώση του φωτός του αστεριού όταν ένας εξωπλανήτης περνάει ανάμεσα σε εμάς και το αστέρι. Κάθε φορά που ένας πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι του, ονομάζεται διέλευση. Σε αυτήν την περίπτωση, το TESS έπιασε τους τρεις πλανήτες στο σύστημα TOI 700 που διέρχονται πολλές φορές.
Το νέο σύστημα και ο πλανήτης του είναι σχετικά κοντά σε αστρονομικούς όρους. Αυτή η εγγύτητα αποτελεί βασικό μέρος της αποστολής του TESS: όχι μόνο έχει σχεδιαστεί για να βρει πλανήτες μεγέθους Γης, αλλά και να επιτρέψει σε άλλα τηλεσκόπια να κάνουν παρατηρήσεις παρακολούθησης. Αυτό γίνεται πιο δύσκολο όσο πιο μακριά είναι ο εξωπλανήτης.
«Το TESS σχεδιάστηκε και ξεκίνησε ειδικά για να βρει πλανήτες μεγέθους Γης σε τροχιά γύρω από αστέρια», δήλωσε ο Paul Hertz, διευθυντής τμήματος αστροφυσικής στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσινγκτον. «Οι πλανήτες γύρω από τα κοντινά αστέρια είναι ευκολότεροι για παρακολούθηση με μεγαλύτερα τηλεσκόπια στο διάστημα και στη Γη. Η ανακάλυψη TOI 700 d είναι ένα βασικό επιστημονικό εύρημα για το TESS. Η επιβεβαίωση του μεγέθους και της κατοικήσιμης ζώνης του πλανήτη με τον Spitzer είναι μια άλλη νίκη για τον Spitzer καθώς πλησιάζει στο τέλος των επιστημονικών επιχειρήσεων τον Ιανουάριο. "
Το αστέρι του ξενιστή είναι ένα μικρό, δροσερό αστέρι M-dwarf (κόκκινο νάνος) περίπου 40% της μάζας του Ήλιου. Οι τάσεις που μελετούν το TESS ονομάζονται τομείς και το TOI 700 εμφανίστηκε σε πολλούς τομείς κατά το πρώτο έτος λειτουργίας του TESS. Αρχικά, οι αστρονόμοι αναγνώρισαν εσφαλμένα το αστέρι ως πιο παρόμοιο με τον Ήλιο μας. Αυτό με τη σειρά του έκανε τους πλανήτες να φαίνονται μεγαλύτεροι και πιο ζεστοί. Τελικά, το σφάλμα διορθώθηκε και τώρα οι αστρονόμοι μπορούν να δουν ότι το TOI 700 d βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη.
«Όταν διορθώσαμε τις παραμέτρους του αστεριού, τα μεγέθη των πλανητών του έπεσαν και συνειδητοποιήσαμε ότι η πιο απομακρυσμένη ήταν περίπου το μέγεθος της Γης και στην κατοικήσιμη ζώνη», δήλωσε η Emily Gilbert, μία από τις ερευνητές και απόφοιτος φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του. Σικάγο.
Ένα πρόβλημα με τους εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων είναι φλεγόμενα. Οι κόκκινοι νάνοι είναι μακράς διαρκείας, γεγονός που τους καθιστά ενδιαφέροντες υποψήφιους για την ανάπτυξη της ζωής στους πλανήτες τους. Μπορούν όμως να παρουσιάσουν σημαντική έξαρση, μερικές φορές διπλασιάζοντας την ενεργειακή τους παραγωγή μέσα σε λίγα λεπτά, κάτι που προκαλεί πολλή συζήτηση όταν πρόκειται για την πιθανή βιωσιμότητα των πλανητών τους. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Gilbert, το TOI 700 d δεν εμφανίζει έντονη δραστηριότητα.
"Επιπλέον, σε 11 μήνες δεδομένων δεν είδαμε φωτοβολίδες από το αστέρι, γεγονός που βελτιώνει τις πιθανότητες TOI 700 d να είναι κατοικήσιμο και διευκολύνει τη μοντελοποίηση των ατμοσφαιρικών και επιφανειακών του συνθηκών", δήλωσε ο Gilbert.
Ένα άλλο πρόβλημα με τους εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων είναι το παλιρροιακό κλείδωμα. Επειδή οι κόκκινοι νάνοι παράγουν πολύ λιγότερη ενέργεια από ένα αστέρι όπως ο Ήλιος μας, οι πλανήτες πρέπει να βρίσκονται πολύ κοντά για να βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη. Αλλά αυτή η εγγύτητα οδηγεί σε παλιρροιακό κλείδωμα, το οποίο θα μπορούσε να μειώσει τις πιθανότητες κατοίκησης. Σύμφωνα με την ομάδα πίσω από αυτό το έργο, η οποία το παρουσίασε στην ετήσια συνάντηση της Αστρονομικής Αμερικής, αυτοί οι πλανήτες είναι σχεδόν σίγουρα κλειδωμένοι παλιρροιακά.
Ο βαθύτερος πλανήτης, TOI 700 b, έχει περίπου το ίδιο μέγεθος με τη Γη και σε τροχιά κάθε 10 ημέρες. Ο μεσαίος πλανήτης, 700 c, είναι 2,6 φορές μεγαλύτερος από τη Γη και ολοκληρώνει μια τροχιά κάθε 16 ημέρες. 700 c είναι πιθανώς ένας κόσμος που κυριαρχείται από το αέριο. Το 700 d είναι περίπου 20% μεγαλύτερο από τη Γη και ολοκληρώνει μια τροχιά σε 37 ημέρες.
Λόγω της σημασίας αυτής της ανακάλυψης - του πρώτου κόσμου σε μέγεθος Γης στην κατοικήσιμη ζώνη - οι επιστήμονες ήθελαν να είναι σίγουροι γι 'αυτό. Λόγω αυτής της ανάγκης για βεβαιότητα, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Joseph Rodriguez, από το Κέντρο Αστροφυσικής | Η Harvard & Smithsonian, ζήτησε παρατηρήσεις παρακολούθησης με τον Spitzer για επιβεβαίωση των TOI 700 d.
Δεν είναι η πρώτη φορά που το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA κλήθηκε να επιβεβαιώσει την ανακάλυψη ενός εξωπλανήτη και ο Spitzer το καρφώθηκε.
«Ο Spitzer είδε το TOI 700 d να διέρχεται ακριβώς όταν το περιμέναμε».
Joseph Rodriguez, Harvard και SMithsonian Center for Astrophysics
«Δεδομένου του αντίκτυπου αυτής της ανακάλυψης - ότι είναι ο πρώτος πλανήτης μεγέθους Γης της κατοικημένης ζώνης της TESS - θέλαμε πραγματικά την κατανόησή μας για αυτό το σύστημα να είναι όσο το δυνατόν πιο συγκεκριμένη", δήλωσε ο Ροντρίγκεζ. «Ο Spitzer είδε TOI 700 d διέλευσης ακριβώς όταν το περιμέναμε. Είναι μια εξαιρετική προσθήκη στην κληρονομιά μιας αποστολής που βοήθησε στην επιβεβαίωση δύο από τους πλανήτες TRAPPIST-1 και τον εντοπισμό πέντε ακόμη. "
Ο Spitzer έδωσε ισχυρή επιβεβαίωση για το τι βρήκε το TESS. Επιβεβαίωσε ότι η διέλευση ήταν στην πραγματικότητα ένας πλανήτης και όχι ένα μικρότερο, πιο αμυδρό σύντροφο αστέρι. Ο Spitzer βελτίωσε επίσης την εμπιστοσύνη στις μετρήσεις TESS. Σε ένα δελτίο τύπου, η NASA αναφέρει ότι ο Spitzer «αύξησε τις μετρήσεις της τροχιακής περιόδου <TOI 700 d's> κατά 56% και το μέγεθός του κατά 38%.» Περισσότερες παρατηρήσεις παρακολούθησης από ένα μικρό τηλεσκόπιο εδάφους 1 μέτρου έδωσαν επιπλέον επιβεβαίωση της ανακάλυψης.
Αλλά ακόμη και με όλη αυτή την παρατήρηση, οι αστρονόμοι βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια της μελέτης αυτού του πλανήτη και του συστήματός του. Χάρη στην εγγύτητά του, οι αστρονόμοι θα μπορούν να χρησιμοποιούν επίγεια τηλεσκόπια για να μελετούν ακριβέστερα τη μάζα των 700 d και να επιβεβαιώνουν ελπίζουμε ότι η επίγεια ή αέρια φύση και των τριών εξωπλανητών στο σύστημα.
Κοιτώντας πιο μπροστά, τα μελλοντικά τηλεσκόπια - τόσο επίγεια όσο και διαστημικά τηλεσκόπια - θα πρέπει να είναι σε θέση να μελετήσουν διεξοδικά τους πλανήτες, ίσως ακόμη και να καθορίσουν την ατμοσφαιρική τους σύνθεση. Αλλά αυτό είναι στο μέλλον. Προς το παρόν, οι πληροφορίες που έχουν οι αστρονόμοι είναι πολύτιμες: μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μοντελοποιήσουν τους πλανήτες και να κάνουν προβλέψεις.
Οι ερευνητές στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA έχουν ήδη δημιουργήσει 20 μοντέλα πιθανών περιβαλλόντων 700 d, για να δουν τι είδους συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε κατοικήσιμο περιβάλλον. Όμως, ό, τι διαμορφώνουν, και ό, τι μελλοντικές παρατηρήσεις παρακολούθησης ανακαλύπτουν περίπου 700 d, είναι πιθανό να είναι πολύ διαφορετικό από τη Γη. Ένας παλιωδώς κλειδωμένος κόσμος θα είχε πολύ διαφορετικούς καιρούς και κλίμα.
«Είναι συναρπαστικό γιατί ό, τι κι αν ανακαλύπτουμε για τον πλανήτη, θα φαίνεται εντελώς διαφορετικό από αυτό που έχουμε εδώ στη Γη.»
Gabrielle Engelmann-Suissa, βοηθός έρευνας, επικεφαλής ομάδας μοντελοποίησης.
Τα μοντέλα εξυπηρετούν έναν σημαντικό σκοπό στην κατανόηση των εξωπλανητών όπως το TOI 700 d. Με μοντελοποίηση της ατμόσφαιρας του πλανήτη, οι αστρονόμοι μπορούν να προβλέψουν πώς θα μοιάζουν τα ατμοσφαιρικά φάσματα. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να συγκριθούν με τα πραγματικά φάσματα όταν τα έχουμε, για να δώσουμε στους αστρονόμους ένα είδος αφετηρίας για την περαιτέρω κατανόηση του εξωπλανήτη.
«Κάποια στιγμή, όταν έχουμε πραγματικά φάσματα από το TOI 700 d, μπορούμε να το κάνουμε πίσω, να τα αντιστοιχίσουμε στο πιο κοντινό προσομοιωμένο φάσμα και μετά να το ταιριάξουμε με ένα μοντέλο», δήλωσε η Gabrielle Engelmann-Suissa, βοηθός έρευνας στο Goddard, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας μοντελοποίησης . «Είναι συναρπαστικό γιατί ό, τι κι αν ανακαλύπτουμε για τον πλανήτη, θα φαίνεται εντελώς διαφορετικό από αυτό που έχουμε εδώ στη Γη.»
Η ομάδα μοντελοποίησης παρήγαγε 20 διαφορετικά μοντέλα για 700 d. Σε μια προσομοίωση, ο εξωπλανήτης είχε μια πυκνή ατμόσφαιρα που κυριαρχούσε στο διοξείδιο του άνθρακα παρόμοια με έναν νεαρό Άρη. Σε αυτό το μοντέλο, η πλευρά με αστέρι είχε ένα βαθύ στρώμα νεφών. Σε ένα άλλο μοντέλο, ο πλανήτης είναι μια γη παντός εδάφους της Γης, χωρίς σύννεφο και με ανέμους που ρέουν μακριά από τη νυχτερινή πλευρά του πλανήτη, που συγκλίνει από την πλευρά του αστεριού.
Το TESS βρίσκεται περίπου στη μέση της διετούς αποστολής του για την εξεύρεση εξωπλανητών. Οι αστρονόμοι αναμένουν ότι το TESS θα βρει 10.000 πλανήτες, και εκτιμούν ότι περίπου 10 από αυτούς θα μπορούσαν να μοιάζουν με Γη κόσμους σε κατοικήσιμες ζώνες αστεριών όπως ο Ήλιος μας. Το TESS διευθύνεται και λειτουργεί από το MIT και διαχειρίζεται το Goddard Space Flight Center της NASA.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Η NASA Planet Hunter βρίσκει τον 1ο κόσμο κατοικήσιμης ζώνης σε μέγεθος γης
- NASA: TESS, ο Δορυφορικός Δορυφορικός Έλεγχος Εξωπλανήτη
- Space Magazine: Τώρα που το TESS είναι λειτουργικό, οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι θα βρουν 14.000 πλανήτες. 10 θα μπορούσαν να είναι γήινοι κόσμοι σε μια κατοικήσιμη ζώνη ενός αστεριού Sunlike
