Astronomowie odkryli superziemię. 35 lat świetlnych od nas

O układzie L 98-59 zrobiło się głośno w 2019 roku, gdy astronomowie korzystający z należącego do NASA teleskopu TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) dostrzegli tam trzy planety. W 2021 roku, dzięki obserwacjom z wykorzystaniem Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Chile, należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego, naukowcy ustalili, że znajduje się tam też czwarta planeta i zasugerowali istnienie piątej, ale nie mieli wówczas przekonujących dowodów, by to potwierdzić.

To udało się grupie astronomów z Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) na Uniwersytecie w Montrealu. Przeprowadzili oni szczegółowe badania kładu L 98-59. Ich analiza potwierdziła istnienie piątej planety znajdującej się w ekosferze gwiazdy, czyli obszarze, w którym warunki mogą sprzyjać obecności wody w stanie ciekłym. Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "The Astronomical Journal".

L 98-59 to czerwony karzeł znajdujący się około 35 lat świetlnych od Ziemi. Cztery odkryte wcześniej planety krążą wokół niego na niezwykle ciasnych orbitach. Ich odległość od gwiazdy jest mniejsza niż Merkurego od Słońca w naszym Układzie Słonecznym.

Planeta krążąca najbliżej czerwonego karła to skalisty świat, który ma masę około połowy masy Ziemi, a jej rozmiar to około 84 proc. rozmiarów Ziemi. Druga w kolejności licząc od gwiazdy macierzystej planeta to również skalisty świat. Jest on 1,4 razy większy od Ziemi. Astronomowie sądzą, że te dwie planety mogą doświadczać ekstremalnej aktywności wulkanicznej z powodu nagrzewania pływowego, podobnie jak wulkaniczny księżyc Jowisza, Io w Układzie Słonecznym.

Trzecia egzoplaneta jest około 1,5 razy większa i ma dwa razy większą masę niż Ziemia, a jej profil sugeruje wysoką zawartość wody, która może stanowić nawet 30 proc. jej masy, co czyni ją światem oceanicznym.

Wcześniejsze pomiary z wykorzystaniem metody prędkości radialnych zarejestrowały dwa okresowe sygnały, które nie pasowały do ​​żadnej ze wstępnie scharakteryzowanych planet. Sugerowały one, że w układzie są jeszcze dwa światy, które nie krążą w tej samej płaszczyźnie co inne, dlatego nie dało się ich wykryć metodą tranzytu, którą stosuje teleskop TESS. Sygnały te wskazywały, że czwarty świat ma masę około trzy razy większą niż Ziemia, a okres orbitalny wynosi około 12,8 dnia. Ale sygnały sugerujące istnienie piątej planety wydawały się mocno niepewne.

Zespół pod kierownictwem Charlesa Cadieux z Uniwersytetu w Montrealu i IREx ponownie przeanalizował obszerne dane z teleskopów naziemnych i kosmicznych. To przedsięwzięcie pozwoliło im scharakteryzować planety i przy okazji potwierdzić istnienie kolejnej. – Nowe prace dają nam najpełniejszy obraz fascynującego układu L 98-59, jaki kiedykolwiek uzyskaliśmy. To dobitny dowód na to, co możemy osiągnąć, łącząc dane z teleskopów kosmicznych i precyzyjnych instrumentów na Ziemi – powiedział Cadieux.

Piąta planeta, jak ustalili astronomowie, znajduje się w ekosferze, czyli strefie wokół gwiazdy, w której obrębie warunki mogłyby umożliwić istnienie wody w stanie ciekłym. Otrzymuje od gwiazdy mniej więcej tyle samo energii co Ziemia, co plasuje ją w strefie umiarkowanej. Ma masę około 2,8 masy Ziemi. Porusza się po niemal kołowej orbicie, której obieg wynosi 23 dni.

– Znalezienie planety o umiarkowanej temperaturze w tak zwartym układzie sprawia, że to odkrycie jest szczególnie ekscytujące. Podkreśla to niezwykłą różnorodność układów egzoplanetarnych i wzmacnia argumenty za badaniem światów wokół gwiazd o małej masie – powiedział Cadieux.

– Dzięki różnorodności planet skalistych i zróżnicowanemu składowi planet, L 98-59 oferuje unikalne laboratorium do rozwiązywania niektórych z najbardziej palących pytań w tej dziedzinie: Z czego zbudowane są super-Ziemie? Czy planety powstają inaczej wokół małych gwiazd? Czy planety skaliste wokół czerwonych karłów mogą z czasem zachować atmosferę? – przyznał René Doyon, współautor badania.

Co ciekawe, naukowcy dokonali istotnych odkryć i zwiększyli precyzję poprzednich bez wykorzystywania teleskopów. Zamiast ubiegać się o czas obserwacyjny na którymś z obserwatoriów, naukowcy oparli się na bogatym archiwum danych z teleskopu kosmicznego TESS, spektrografów HARPS w obserwatorium La Silla i ESPRESSO na VLT oraz teleskopu JWST.

W swoich pracach wykorzystali własną, nowatorską technikę analizy obserwacji metodą prędkości radialnej, aby znacząco poprawić precyzję danych. To pozwoliło zidentyfikować i usunąć sygnał aktywności gwiezdnej z danych, ujawniając sygnał planetarny z niespotykaną dotąd szczegółowością. Łącząc te pomiary z analizą tranzytów obserwowanych przez teleskop JWST, zespół podwoił precyzję oszacowań masy i promienia znanych planet.

– Opracowaliśmy te techniki, aby uwolnić ukryty potencjał danych archiwalnych. Pokazuje to również, jak udoskonalone narzędzia analityczne pozwalają nam sprecyzować wcześniejsze odkrycia, wykorzystując dane, które tylko czekają na ponowne przeanalizowanie – wyjaśnił Étienne Artigau, współautor publikacji.

Bliskość układu L 98-59, niewielki rozmiar gwiazdy oraz różnorodność składu planet i orbit sprawiają, że jest on idealnym kandydatem do dalszych badań za pomocą JWST, które zespół IREx już rozpoczął.

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora