Hubble i Spitzer łączą siły, aby znaleźć parę egzoplanet w wodnym świecie

Z 19 grudnia 2022 rPotwierdzono 5227 egzoplanet w 3908 systemach, a ponad 9000 czeka na potwierdzenie. Podczas gdy większość z tych planet to gazowe olbrzymy wielkości Jowisza lub Neptuna lub planety skaliste znacznie większe od Ziemi (super-Ziemie), statystycznie istotną liczbę stanowiły planety, w których woda stanowi dużą część ich masy – tzw. Wodne światy. Te planety nie przypominają niczego, co widzieliśmy w Układzie Słonecznym i rodzą wiele pytań dotyczących powstawania planet w naszej galaktyce.

W niedawnym badaniu międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Montrealu Instytut Badań nad Egzoplanetami (iREx) Znalazł dowody na istnienie dwóch wodnych światów w jednym układzie planetarnym, oddalonym o około 218 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Lutni. Na podstawie ich gęstości zespół ustalił, że te egzoplanety (Kepler-138c i Kepler-138d) są lżejsze niż planety skaliste „podobne do Ziemi”, ale cięższe niż planety zdominowane przez gaz. Odkrycia dokonano na podstawie danych z emerytowanej NASA Kosmiczny Teleskop Spitzera I szacunek Kosmiczny teleskop Hubble.

Prowadził drużynę Karolina Piolet, pracownik naukowy i dr hab. kandydatka z iREx, w ramach doktoratu. Praca dyplomowa. Dołączył do niej profesor astrofizyki Bjorn Bennecke, jej doktorat Konsultant iREx oraz badacze z Austriackiej Akademii Nauk Instytut Badań KosmicznychInstytut Flatiron Centrum Astrofizyki Obliczeniowej, NASA Instytut Nauk o Egzoplanetach (NExSci), Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA i wiele uniwersytetów. Artykuł opisujący ich odkrycia pojawił się niedawno w czasopiśmie astronomia naturalna.

Wizja tego artysty pokazuje planetę K2-18b, jej gwiazdę macierzystą i planetę towarzyszącą w tym układzie. Źródło: ESO

Podczas stażu w iREx, praca Piaulett polegała na wykorzystaniu danych ze spektroskopii transjentów i zaćmień uzyskanych przez Spitzera, Hubble’a, i The Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) do określenia składu mezoskalowych egzoplanet – tych między Ziemią a Neptunem pod względem wielkości. To tam znajdują się wodne światy, planety większe od Ziemi, ale o znacznie większej masie – co oznacza, że ​​mają znacznie mniejszą gęstość. Jak wyjaśnił Benneke w niedawnym NASA komunikat prasowy:

„Wcześniej myśleliśmy, że planety nieco większe od Ziemi to wielkie kule z metalu i skał, jak rozszerzone wersje Ziemi, dlatego nazwaliśmy je superziemiami. Jednak teraz wykazaliśmy, że te dwie planety, Kepler- 138c i d , mają zupełnie inną naturę i prawdopodobnie znaczna część całej ich objętości składa się z wody. Jest to najlepszy jak dotąd dowód na istnienie wodnych światów, typu planet, o których istnieniu astronomowie od dawna zakładali.

Egzoplanety uwzględnione w tym badaniu zostały wcześniej odkryte w 2014 roku przez Kosmiczny Teleskop Keplera za pomocą metoda tranzytowa, który odkrył również trzecią egzoplanetę (Kepler-198b) krążącą w pobliżu gwiazdy. W latach 2014-2016 Benke i jego koleżanka Diana Dragomir (University of New Mexico) wpadli na pomysł obserwacji układu planetarnego za pomocą Hubble’a i Spitzera Poszukiwanie kolejnych tranzytów Keplera-138d w celu zbadania jego atmosfery. Wraz z Piauletem zespół był w stanie ograniczyć rozmiary Kepler-198c i d na podstawie 13 obserwacji tranzytu wykonanych przez Hubble’a i Spitzera.

Są one połączone z nowym prędkość radialna Pomiary gwiazdy macierzystej wykonano za pomocą Spektrometr Eckela o wysokiej rozdzielczości (NAJMUJE) w Obserwatorium WM Kecka. Pozwoliło to zespołowi ograniczyć rozmiar i masę Keplera-198c i d, co doprowadziło ich do oszacowania wielkości około dwóch mas Ziemi, co wskazuje, że pochodzi on z „super-Ziemi”. Wyniki te wskazują również, że Kepler-198c i d to dwie „podwójne” planety, o mniej więcej tej samej wielkości i masie – co jest sprzeczne z wcześniejszymi szacunkami, że są one zasadniczo różne.

„Oceaniczne światy” Układu Słonecznego (od lewej do prawej, od góry do dołu): Kallisto, Europa, Ganimedes, Tytan, Enceladus, Dione, Tryton i Pluton. Źródło: NASA/JPL

Jednak szacują również, że te egzoplanety są mniej więcej trzy razy większe od Ziemi (co oznacza, że ​​mają mniejszą gęstość). Doprowadziło to do wniosku, że nawet połowa ich objętości składa się z pierwiastków lotnych (z których najpowszechniejszym jest woda). Wyniki te były zaskakujące, ponieważ większość szczegółowo zbadanych dotąd egzoplanet (nieco większych od Ziemi) wydawała się skalista. Według naukowców najbliższe porównanie dotyczyłoby niektórych lodowych księżyców w zewnętrznym Układzie Słonecznym (takich jak Europa, Enceladus, Ganimedes, Tytan itp.).

READ  Badanie wykazało, że kobiety, honorowi studenci wolą aktywne przestrzenie do nauki

Ciała te składają się głównie z wody i innych substancji lotnych otaczających skalisty, metaliczny rdzeń, co prowadzi do przydomku „światy oceanów”. Podobnie „wodne światy” mogą nie mieć oceanów powierzchniowych, tak jak na Ziemi, ale oceany wewnętrzne pod warstwą lodu powierzchniowego. Jak Piolet Powiedział:

Wyobraź sobie większe wersje Europy lub Enceladusa, bogatych w wodę księżyców, które krążą wokół Jowisza i Saturna, ale znajdują się bardzo blisko swoich gwiazd. Zamiast lodowatej powierzchni zawierały duże otoczki pary wodnej. Temperatura w atmosferze Kepler-138d jest prawdopodobnie wyższa od temperatury wrzenia wody, a na planecie spodziewalibyśmy się gęstej, gęstej atmosfery zbudowanej z pary. Tylko w tej parującej atmosferze może znajdować się woda w stanie ciekłym pod wysokim ciśnieniem, a nawet woda w innej fazie, która występuje pod wysokim ciśnieniem, zwana cieczą nadkrytyczną. „

Chociaż Kepler-138c i d nie znajdują się w strefie nadającej się do zamieszkania, zespół zaobserwował również dowody na istnienie czwartej planety w Hubble’a i Spitzera ja tak! Ta nowo odkryta planeta (Kepler-138e) krąży daleko od swojej gwiazdy macierzystej, jej okrążenie zajmuje 38 dni i wydaje się być podobna rozmiarami do Marsa. Jednak cechy tej planety są nadal słabo ograniczone, ponieważ wydaje się, że nie przecina ona swojej gwiazdy macierzystej. Ale w miarę jak dostępne będą teleskopy nowej generacji, takie jak JWST i bardziej czuła technologia, astronomowie prawdopodobnie znajdą więcej wodnych światów krążących daleko poza ich gwiazdami.

Przedstawienie artysty przedstawiające wodny świat.  Nowe badanie sugeruje, że Ziemia jest w mniejszości, jeśli chodzi o planety, a najbardziej nadające się do zamieszkania planety mogą być o ponad 90% większe niż oceany.  Źródło: David A. Aguilar (CfA)
Przedstawienie artysty przedstawiające wodny świat. Nowe badanie sugeruje, że Ziemia jest w mniejszości pod względem planet i że większość planet nadających się do zamieszkania może być pokryta bardzo głębokimi oceanami. Źródło: David A. Aguilar (CfA)

Odkąd zaczął obserwować Wszechświat, JWST wykazał duże możliwości poprzez bezpośrednie obrazowanie egzoplanety HIP 65425b i uzyskiwanie widm z atmosfery WASP-39b. W tym drugim przypadku widma stanowiły pierwszy wyraźny dowód obecności dwutlenku węgla w atmosferze tej planety (uważanego za główny biosygnatura). Pracując w iREx, Piaulet opracował również nową metodę ograniczania temperatur atmosfery egzoplanet na podstawie widm emisji, które uzyska JWST. Ta metoda pozwoli astronomom zmierzyć kluczowy wskaźnik nadający się do zamieszkania na planecie.

READ  Połączony z Merkurym statek kosmiczny robi selfie z Wenus w bliskim przelocie (zdjęcie)

Dalsza lektura: NASAi astronomia naturalna

Elise Haynes

„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Back to top