Još od NASA-e Svemirski teleskop Kepler je lansiran 2009. godine, došlo je do eksplozije u proučavanju ekstrasolarnih planeta. Odlaskom u mirovinu odKepleru 2018. pao je na misije poput Tranzitni satelit za istraživanje egzoplaneta (TESS) za nastavak gdje je njegov prethodnik stao. Koristeći opažanja iz TESS-a, nedavno je otkrio međunarodni tim astronoma tri egzoplaneta kruži oko mlade zvijezde nalik Suncu po imenu TOI 451.
Istraživanje je vodila Elisabeth R. Newton, docentica fizike i astronomije na Dartmouth Collegeu. Pridružili su joj se istraživači iz NASA JPL, NASA Goddard, NASA Ames, NASA Exoplanet Science Institute, SETI instituta, Max-Planck-Instituta za astronomiju, Kavli instituta za astrofiziku i svemirska istraživanja te više sveučilišta i zvjezdarnica.
Koristeći podatke iz TESS-a, tim je pregledao zvijezde u Potok Ribe-Eridanus , zbirka zvijezda udaljenih ~260 do 737 svjetlosnih godina od Zemlje. Ovaj potok je dugačak oko 1300 svjetlosnih godina, proteže se kroz 14 zviježđa i nazvan je po onima u kojima se nalaze najveće koncentracije. Ovaj potok je bio otkrio 2019. od strane tima pod vodstvom Stefan Meingast koristeći podatke dobivene od ESA-e Gaia misija .
Žute točkice pokazuju lokacije poznatih ili sumnjivih sustava (sa zaokruženim TOI 451) koji pripadaju potoku Ribe-Eridanus. Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Goddard
Kasnije te godine, istraživači predvođeni Jason Curtis – astronom i član Nacionalne znanstvene zaklade (NSF) na Sveučilištu Columbia (i koautor studije) – analizirao je TESS podatke za nekoliko od ovih zvijezda. Ono što su otkrili je da imaju brze brzine vrtnje i istaknute zvjezdane točke (što je uzrokovalo periodične padove u svjetlini), što je pokazatelj da su znatno mlađi nego što se prije mislilo.
Na temelju ovih rezultata, Curtis i njegovi kolege otkrili su da je potok star samo 120 milijuna godina (3% koliko i naše Sunce). Kada su Newton i njezini kolege pregledali podatke koje je TESS prikupio na istom toku između listopada i prosinca 2018., primijetili su prisutnost tri egzoplaneta posebno oko jedne zvijezde. Poznat kao TI 451 (aka. CD-38 1467), ova zvijezda leži oko 400 svjetlosnih godina od nas u zviježđu Eridanus.
TOI 451 je zvijezda tipa G (žuti patuljak) koja je oko 88% veća od našeg Sunca, 95% masivna, a također je nešto hladnija i slabija (budući da je mlada zvijezda). Još jedan pokazatelj njegove mladosti je činjenica da se rotira svakih 5,1 dan – ili pet puta brže od Sunca. Prema tranzitima koje je otkrio TESS, sva tri njegova planeta kruže oko TOI 451 bliže nego što to čini Merkur našem Suncu, što ih čini vrućim i negostoljubivim za život (kao što ga poznajemo).
Naknadna promatranja provedena su 2019. i 2020. pomoću NASA-e Svemirski teleskop Spitzer (koji je otišao u mirovinu 30. siječnjath, 2020) i arhivske podatke do kojih je došla NASA Infracrveni preglednik širokog polja objekata blizu Zemlje (NEOWISE) između 2009. i 2011. (što je u to vrijeme još bilo WISE). Dodatna zapažanja dali su Zvjezdarnica Las Cumbres globalna mreža i Perth Exoplanet Survey Telescope u Australiji.
Umjetnička izvedba Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Goddard
Sve je to potvrdilo prisutnost ova tri egzoplaneta koja odgovaraju nazivu 'vruća Super-Zemlja'. Podaci WISE-a dalje su otkrili da je TOI 451 neobično svijetao u infracrvenom svjetlu na valnim duljinama od 12 i 24 mikrometra. To sugerira prisutnost diska krhotina, za koji tim procjenjuje da je centriran otprilike koliko je Jupiter udaljen od našeg Sunca.
Tim je također istražio slabu susjednu zvijezdu koja se činila u neposrednoj blizini TOI 451 na TESS slikama. Korištenje podataka ESA-e Zvjezdarnica Gaia , Newtonov tim je utvrdio da ova zvijezda zapravo može biti binarni sustav od dvije zvijezde tipa M (crveni patuljak) koji je gravitacijski vezan pratilac TOI 451. Kao što je prof. Newton objasnio u nedavnom NASA-inom izvješću priopćenje za javnost :
“Ovaj sustav provjerava mnogo polja za astronome. Star je samo 120 milijuna godina i udaljen je samo 400 svjetlosnih godina, što omogućuje detaljna promatranja ovog mladog planetarnog sustava. A budući da postoje tri planeta između dva i četiri puta veća od Zemlje, oni su posebno obećavajući ciljevi za testiranje teorija o tome kako se planetarna atmosfera razvija.'
Najdublji od ovih planeta (TOI 451 b) je oko 1,9 puta veći od Zemlje, 2 do 12 puta veći od njegove mase i ima period orbite od 1,9 dana. TOI 451 c je oko tri puta veći od Zemlje, 16 puta masivniji i ima orbitalni period od 9,2 dana. Najudaljeniji planet (TOI 451 d) je četiri puta veći od Zemlje, 4 do 19 puta masivniji i ima orbitalni period od 16 dana. Procjene temperature kreću se od oko 1200 °C (2200 °F) za b do oko 450 °C (840 °F) za d.
TOI 1338 b je kružni planet koji kruži oko svoje dvije zvijezde. Otkrio ga je TESS. Zasluge za sliku: NASA-in centar za svemirske letove Goddard / Chris Smith
Uz njegovu relativnu blizinu Zemlji, ovi rezultati pokazuju da će TOI 451 i druge zvijezde u struji Ribe-Eridanus vjerojatno biti izvrsni kandidati za proučavanje. Posebno, mlada dob ovih zvijezda znači da bi mogle otkriti mnogo o nastanku i evoluciji zvijezda i planeta. Kao Jessie Christiansen, koautorica rada i zamjenica voditelja znanosti na NASA arhiv egzoplaneta , objasnio :
“Zahvaljujući TESS-ovoj pokrivenosti gotovo cijelog neba, mjerenja koja bi mogla podržati potragu za planetima koji kruže oko članova ove struje bila su nam već dostupna kada je potok identificiran. Podaci TESS-a i dalje će nam omogućiti da pomaknemo granice onoga što znamo o egzoplanetima i njihovim sustavima u godinama koje dolaze.”
Kao i njegov prethodnik, TESS traži egzoplanete ispitujući tisuće zvijezda u polju i tražeći periodične padove svjetline. To su pokazatelji tranzita, gdje planeti prolaze ispred lica zvijezde (u odnosu na promatrača). Pod pravim uvjetima, svjetlost koja prolazi kroz atmosferu egzoplaneta omogućit će astronomima da dobiju spektre, koji se mogu koristiti za određivanje sastava atmosfere.
S obzirom na to koliko su masivni, astronomi očekuju da će planeti TOI 451s zadržati veći dio svoje atmosfere kako se razvijaju – unatoč intenzivnoj toplini kojoj su izloženi. To znači da bi buduća promatranja s teleskopima sljedeće generacije mogla otkriti od čega se te atmosfere sastoje, dajući vitalne naznake o tome kako se atmosfere razvijaju tijekom vremena.
Umjetnički dojam stjenovite super-Zemlje HD 85512 b. Zasluge: ESO/M. Kornmesser
Rekao je Elisa Quintana, astrofizičarka u NASA-inom centru za svemirske letove Goddard:
“Mjerenjem zvjezdane svjetlosti koja prodire u atmosferu planeta na različitim valnim duljinama, možemo zaključiti njegov kemijski sastav i prisutnost oblaka ili maglica na velikim visinama. Planeti TOI 451 nude izvrsne mete za takva istraživanja s Hubbleom i nadolazećim svemirskim teleskopom James Webb.”
U vrijeme pisanja ovog članka, ukupno 4.352 egzoplaneta potvrđeni su u 3.221 sustavu, dok još 5.765 kandidata čeka potvrdu. Mnogi od ovih planeta kruže oko zvijezda sličnih našim, a više od nekoliko njih se smatra 'potencijalno nastanjivim'. Oni se smatraju dobrim kandidatima za naknadna opažanja nakon James Webb i Nancy Grace Roman svemirski teleskopi odlaze u svemir.
Iako planeti TOI 451 vjerojatno neće biti nastanjivi, naknadna opažanja će nam vjerojatno reći mnogo o tome kako se planeti razvijaju, što bi nam moglo pomoći da suzimo potragu.
Daljnje čitanje: NASA , The Astrophysical Journal
