Możliwy ziemski świat pokryty wulkanami poza Układem Słonecznym

Astronomowie z Uniwersytetu w Montrealu odkryli egzoplanetę wielkości Ziemi wokół pobliskiego małego czerwonego karła, który prawdopodobnie jest pokryty wulkanami. To odkrycie daje bezprecedensową okazję, aby dowiedzieć się więcej o skalistych światach poza Układem Słonecznym

Bjorn Beneke, profesor na Uniwersytecie w Montrealu i członek Trottier Institute for Exoplanet Research, którego zespół kierował odkryciem.

A Duży międzynarodowy zespół kierowany przez astronomów z Trottier Institute for Exoplanet Research na Uniwersytecie w Montrealu (UdeM) ogłasza dziś w czasopiśmie odkrycie nowego umiarkowanego świata wokół pobliskiej młodej gwiazdy Natura. Ta planeta, zwana LP 791-18 d, ma promień i masę zgodne z Ziemią. Obserwacje tej egzoplanety i innej w tym samym układzie wskazują, że LP 791-18 d jest prawdopodobnie pokryta wulkanizmem podobnym do księżyca Jowisza Io, najbardziej aktywnego wulkanicznie ciała w naszym Układzie Słonecznym.

„Odkrycie tej egzoplanety jest niezwykłym odkryciem” – powiedział profesor. Bjorn Bennecke Z Wydziału Fizyki UdeM. „Podobieństwo w charakterystyce LP 791-18 d i Ziemi, a także możliwość wykrycia na niej aktywności geologicznej i wulkanicznej, czynią z niej główny cel dla lepszego zrozumienia, w jaki sposób powstały i ewoluowały światy ziemskie”.

Dzięki bardzo małym rozmiarom gwiazdy – która jest tylko nieznacznie większa od Jowisza – powinno być możliwe wykrycie atmosfery tej egzoplanety, jeśli taka istnieje, za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Nowy ziemski świat w systemie wieloplanetarnym

Odkryciem planety kierowała Merrin Peterson, absolwentka zespołu Benneke w UdeM z siedzibą w UdeM. Trottier Institute for Exoplanet Research. Zostały znalezione i zbadane przy użyciu danych z Kosmicznego Teleskopu Spitzera i satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), a także wielu obserwatoriów naziemnych na całym świecie.

LP 791-18 d okrąża małego czerwonego karła oddalonego o 86 lat świetlnych w południowym gwiazdozbiorze Krateru. Teleskop Spitzera zaobserwował, że światło podczerwone gwiazdy nieco słabnie, gdy planeta przechodzi przed swoim dyskiem, co jest zjawiskiem zwanym tranzytem. Obserwacje systemu w październiku 2019 r. były jednymi z ostatnich zebranych przez Spitzera przed jego wyłączeniem. Zespół Benneke wykorzystał te dane do ustalenia, że planeta jest mniej więcej tej samej wielkości co Ziemia. Z okresem orbitalnym wynoszącym zaledwie 2,8 dnia, egzoplaneta LP 791-18 d leży bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Jednak gwiazda jest znacznie mniejsza i mniej świetlista niż nasze Słońce. Stąd temperatura na LP-791-18 d jest nieco wyższa niż temperatura na Ziemi.

READ Energia kosmiczna: elektrownie przyszłości

Astronomowie wiedzieli o dwóch innych światach w tym układzie, planetach LP 791-18 b i c, od 2019 roku, kiedy odkrył je satelita TESS. Planeta b jest około 20% większa od Ziemi i okrąża swoją gwiazdę w niecały dzień, podczas gdy planeta c jest 2,5 razy większa od Ziemi i rozciąga się na około 5 dni. Tak więc nowo odkryta egzoplaneta D jest najmniejsza w rodzinie i krąży między planetami b i c w średniej odległości od gwiazdy.

Karolina Piolet, Ph.D. Nad tym odkryciem pracował student Uniwersytetu w Montrealu. Źródło: Zdjęcie dostarczone przez Beaulet.

aktywność wulkaniczna

Dzięki dokładnemu śledzeniu ruchu planety zespół zdał sobie sprawę, że planety c i d przechodzą blisko siebie, gdy śledzą swoje orbity. W najbliższym punkcie są oddalone od siebie o zaledwie 1,5 miliona kilometrów, czyli 33 razy bliżej niż Mars i Ziemia. Każde bliskie przejście między planetami skutkuje przyciąganiem grawitacyjnym na planetę d, czyniąc jej orbitę mniej okrągłą, a bardziej eliptyczną. Wzdłuż tej eliptycznej ścieżki Planeta D ulega lekkiej deformacji za każdym razem, gdy okrąża gwiazdę. Astronomowie obliczyli, że to odkształcenie wytwarza dużo ciepła we wnętrzu planety, które musi zostać przeniesione na powierzchnię w wyniku intensywnej aktywności wulkanicznej. Z powodu tego zjawiska nazywa się Ogrzewanie pływoweLP 791-18 d jest prawdopodobnie pokryty dywanami wulkanów.

„Wielkie tarcie wywołane ogrzewaniem planety przez pływy jest odpowiedzialne za ogrzewanie jej wnętrza w dużym stopniu, ostatecznie umożliwiając powstanie oceanu podziemnej magmy” – wyjaśnia This. Karolina Piolet, doktor na UdeM. Student, który brał udział w odkryciu. „W naszym własnym Układzie Słonecznym wiemy, że Jowisz i inne jego księżyce wpływają w podobny sposób na księżyc Jowisza Io, a ten świat jest najbardziej wulkaniczny, jaki znamy”.

Planeta d leży na wewnętrznej krawędzi strefy umiarkowanej (lub „nadającej się do zamieszkania”), tradycyjnego zakresu odległości od gwiazdy, w którym naukowcy zakładają, że na powierzchni planety może istnieć woda w stanie ciekłym. Jeśli planeta jest aktywna geologicznie, jak uważa zespół UdeM, może utrzymywać atmosferę. W odpowiednich warunkach temperatury po nocnej stronie planety mogą spaść na tyle nisko, że woda skrapla się na powierzchni.

READ Błyszczące „jeziora” pod południowym biegunem Marsa mogą być czymś zupełnie innym: ScienceAlert

Zmierz masy planet

Bliskość planet c i d pomogła również naukowcom zmierzyć ich masy. Kiedy Benneke zbliżył się z tym odkryciem, kilku członków TESS Program kontynuacji Zwrócił ich naziemne teleskopy na system LP 791-18, co pozwoliło im zebrać obserwacje 67 tranzytów planet c i d.

Na podstawie tych danych zespół z UdeM był w stanie wykryć zmiany w czasie tranzytu, które są subtelnymi różnicami w dokładnych czasach tranzytów planet, spowodowanych grawitacją, jaką wywierają na siebie nawzajem.

„Ta technika pozwoliła nam oszacować masy planet c i d przy użyciu wyłącznie danych tranzytowych” biolit Wyjaśnić. „Łącząc te informacje z rozmiarami planet – informacjami, które są łatwo dostępne z tych samych danych – możemy oszacować gęstość planet, a tym samym uzyskać wyobrażenie o ich składzie i naturze”.

Porównując te wartości z modelami wnętrza planety, astronomom udało się ustalić, że nowo odkryta planeta ma masę zbliżoną do masy Ziemi. Zatem jego gęstość odpowiada również skalistej strukturze, takiej jak Ziemia. Planeta C, która ma masę około 7 razy większą od Ziemi, mogła zawierać duże ilości gazu lub lżejszej materii, podobnej do składu Neptuna.

Co wtedy?

Planeta C, największy system, została już zatwierdzona do monitorowania czasu na Ziemi Teleskop Webbajako część kanadyjskiego program NEATpoświęcony badaniu egzoplanet. Pierre’a Alexisa Roya, kolejny doktorat Student w zespole Benneke na UdeM, będzie odpowiedzialny za analizę tych obserwacji. „Dokładne ograniczenie masy Planety C będzie miało kluczowe znaczenie dla analizy pierwotnej atmosfery, którą spodziewamy się znaleźć na tej małej planecie” – wyjaśnia.

W przyszłości mały rozmiar gwiazdy może pozwolić jej na wykrycie cieńszej atmosfery na nowo odkrytej planecie D. Naukowcy spodziewają się, że na planecie D może istnieć atmosfera podobna do atmosfery Ziemi, Wenus lub księżyca Saturna, Tytana. System ten stanowi niezrównaną okazję, aby dowiedzieć się więcej o małych planetach skalistych, podobnie jak system TRAPPIST-1, w którym znajduje się siedem planet wielkości Ziemi, jest już dokładnie badany przez Webba.

READ Jak czarne dziury stały się supermasywne?

„Ten system zapewnia astronomom cenne laboratorium do testowania różnych hipotez dotyczących powstawania i ewolucji planet typu ziemskiego” – mówi. Beneke. „Nowo odkryta Planeta D, świat wielkości Ziemi, prawdopodobnie pokryty wulkanami w systemie wieloplanetarnym, oferuje bezprecedensowe możliwości rozwoju nie tylko astronomii, ale także wielu innych dziedzin nauki, w szczególności geologii, nauk planetarnych, nauk o atmosferze, i prawdopodobnie astrobiologia.

o tym badaniu

„Umiarkowana planeta wielkości Ziemi z wnętrzem ogrzewanym przez pływy przechodzące przez gwiazdę M6Autor: Merrin Peterson i in., opublikowane 17 maja 2023 r., w Natura. Oprócz Mirren Peterson, Bjorn Beneke, Caroline Piaulet i Pierre-Alexis Roy, członków Trottier Institute for Exoplanet Research na Uniwersytecie w Montrealu, w skład zespołu wchodzi również Jonathan Jani, adiunkt na UdeM, doradca naukowy w Space for Life Montreal Planetarium i członek iREx; Mohamad Ali Dib, były pracownik Trottier Postdoctoral Fellow w iREx, obecnie na NYU Abu Dhabi; Ryan Cloutier, były absolwent iREx, jest obecnie adiunktem na McMaster University. Lauren Weiss, stypendystka Trottiera z iREx, a obecnie adiunkt na Uniwersytecie Notre Dame wraz z 66 innymi współautorami ze Stanów Zjednoczonych, Francji, Hiszpanii, Belgii, Japonii i Maroka.

źródło

Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard i Trottier Institute for Exoplanet Research – Uniwersytet w Montrealu

Połączenie z mediami

Marii Ewy Naud
Koordynator ds. edukacji i działań społecznychI
Trottier Institute for Exoplanet Research
Uniwersytet w Montrealu, Montreal, Kanada
514-279-3222, [email protected]

Natalie Ouellette
wiceprezydent,
Trottier Institute for Exoplanet Research
Uniwersytet w Montrealu, Montreal, Kanada
613-531-1762, [email protected]

Komunikat naukowy

Bjorn Bennecke (autor wywiadu)
Pan,
Trottier Institute for Exoplanet Research
Uniwersytet w Montrealu, Montreal, Kanada
514-578-2716, [email protected]

Karolina Piolet (współautor)
doktorat kandydat,
Trottier Institute for Exoplanet Research
Uniwersytet w Montrealu, Montreal, Kanada
438-499-2240, [email protected]

Dodatkowe linki