Astronomowie będą sprawniej wykrywać planety podobne do Ziemi

Naukowcy odkryli małą, zimną egzoplanetę i jej masywnego zewnętrznego towarzysza. Dzięki temu odkryciu astronomowie będą mogli szybciej wykrywać planety podobne do Ziemi i poznać historię ich powstania.

Odkryto planetę o promieniu i masie pomiędzy Ziemią a Neptunem, której potencjalna orbita wokół gwiazdy macierzystej wynosi 146 dni. Układ gwiezdny zawiera również zewnętrznego, dużego towarzysza o masie 100 razy większej niż masa Jowisza.

Jest to rzadkie odkrycie, ponieważ egzoplanety mniejsze i lżejsze od Neptuna i Urana są trudne do wykrycia, a do dziś zidentyfikowano ich zaledwie kilka. Te rzadkie układy są szczególnie interesujące dla lepszego zrozumienia formowania się i ewolucji planet, uważa się, że są one kluczowym krokiem do wykrycia planet podobnych do Ziemi wokół gwiazd.

Astronomowie odkryli nowy układ planetarny wokół gwiazdy HD88986. Gwiazda ta ma podobną temperaturę do Słońca, ale nieco większy promień i jest wystarczająco jasna, aby nawet mogli ją zobaczyć obserwatorzy z użyciem amatorskich teleskopów.

Badanie przeprowadzone przez Nedę Heidari z Institut d’astrophysique de Paris (IAP) i Thomasa Wilsona z University of Warwick zostało opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Układ planetarny zawiera zimną planetę mniejszą niż Neptun, tak zwanego sub-Neptuna, HD88986b. Planeta ta ma najdłuższy okres orbitalny (146 dni) spośród znanych egzoplanet mniejszych niż Neptun lub Uran.

„Większość planet, które odkryliśmy i zmierzyliśmy ich masę i promień, ma krótkie orbity, zwykle krótsze niż 40 dni. Dla porównania z naszym Układem Słonecznym, nawet Merkury, planeta położona najbliżej Słońca, potrzebuje 88 dni na okrążenie swojej orbity” – wyjaśnia Neda Heidari z IAP.

„Brak wykrycia planet o dłuższych orbitach rodzi wyzwania w zrozumieniu, w jaki sposób planety tworzą się i ewoluują w innych układach, a nawet w naszym Układzie Słonecznym. HD88986b, z okresem orbitalnym wynoszącym 146 dni, ma potencjalnie najdłuższą znaną orbitę wśród populacji małych planet z precyzyjnymi pomiarami” – dodaje.

HD88986b została wykryta za pomocą SOPHIE – wysoce precyzyjnego spektrografu (urządzenia, które analizuje długości fal światła egzoplanet) w Obserwatorium Haute-Provence we Francji. SOPHIE wykrywa i charakteryzuje egzoplanety za pomocą „metody prędkości radialnych”, mierząc niewielkie zmiany ruchu gwiazdy wywołane przez krążące wokół niej planety. Obserwacje ujawniły planetę i pozwoliły zespołowi oszacować jej masę na około 17 razy większą od masy Ziemi.

Uzupełniające obserwacje uzyskane dzięki należącemu do NASA teleskopu kosmicznego Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) oraz należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) teleskopu kosmicznego CHaracterizing ExOPlanet Satellite (CHEOPS) wskazują, że planeta prawdopodobnie „tranzytuje” przed swoją gwiazdą-gospodarzem. Dzieje się tak, gdy jej orbita przechodzi na linii między Ziemią a gwiazdą, częściowo ją zasłaniając – powodując spadek jej jasności, który można zaobserwować i określić ilościowo.

Astronomowie dzięki obserwacjom mogli bezpośrednio oszacować średnicę planety jako około dwa razy większą niż średnica Ziemi. Wyniki badania opierają się na ponad 25 latach obserwacji, w tym danych z satelity ESA Gaia i teleskopu Keck na Hawajach.

Temperatura atmosfery planety wynosi 190 stopni Celsjusza. HD88986b stanowi rzadką okazję do badania składu tak zwanych „zimnych” atmosfer, ponieważ większość wykrytych atmosfer egzoplanet ma temperaturę powyżej 1000 stopni Celsjusza.

Ze względu na szeroką orbitę sub-Neptuna HD88986b (aż 60 proc. odległości Ziemia-Słońce), planeta ta prawdopodobnie weszła w interakcje z innymi planetami, które mogą istnieć w układzie planetarnym, oraz słabą utratę masy w wyniku silnego promieniowania ultrafioletowego gwiazdy centralnej. Mogła zatem zachować swój pierwotny skład chemiczny, pozwalając naukowcom na zbadanie możliwych scenariuszy powstawania i ewolucji tego układu planetarnego.

„HD88986b jest zasadniczo pomniejszonym Neptunem, pomiędzy orbitami Merkurego i Wenus. Staje się jedną z najlepiej zbadanych małych, zimnych egzoplanet, torując drogę do badania jej atmosfery w celu zrozumienia podobieństwa do naszej Ziemi. Krąży również wokół gwiazdy o temperaturze podobnej do Słońca, co czyni ją planetą podobną do Ziemi, które zostały znalezione przez teleskop kosmiczny PLATO” – mówi Thomas Wilson z University of Warwick.

Astronomowie odkryli również drugiego, zewnętrznego towarzysza wokół gwiazdy centralnej. Egzoplaneta jest szczególnie masywna (ponad 100 razy większa od masy Jowisza), a jej orbita ma okres orbitalny kilkudziesięciu lat. Potrzebne są dalsze obserwacje, aby zrozumieć jej naturę i lepiej określić jej właściwości.

„Zbieraliśmy dane z teleskopów skierowanych na HD88986 przez ponad 25 lat, co czyni go jednym z najdłużej badanych układów egzoplanet. To bogactwo danych ujawniło drugiego zewnętrznego towarzysza, bardziej masywnego niż Jowisz, który mógł być ważny dla formowania się planety podobnej do Neptuna, mógł pełnić rolę taką jak Jowisz w naszym Układzie Słonecznym” – dodaje Thomas Wilson.

Emil Gołoś