• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • NASA-planetjägaren hittar sin första värld i jordstorlek i beboelig zon

    De tre planeterna i TOI 700-systemet kretsar runt en liten, cool M dvärgstjärna. TOI 700 d är den första världen i jordstorlek som upptäckts av TESS. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center

    NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) har upptäckt sin första planet i jordstorlek i sin stjärnas beboeliga zon, intervallet av avstånd där förhållandena kan vara precis lagom för att tillåta närvaron av flytande vatten på ytan. Forskare bekräftade fyndet, kallas TOI 700 d, med hjälp av NASA:s Spitzer Space Telescope och har modellerat planetens potentiella miljöer för att hjälpa till att informera framtida observationer.

    TOI 700 d är en av endast ett fåtal planeter i jordstorlek som hittills upptäckts i en stjärnas beboeliga zon. Andra inkluderar flera planeter i TRAPPIST-1-systemet och andra världar som upptäckts av NASA:s rymdteleskop Kepler.

    "TESS designades och lanserades specifikt för att hitta planeter i storleken av jorden som kretsar kring närliggande stjärnor, sa Paul Hertz, divisionschef för astrofysik vid NASA:s högkvarter i Washington. "Planeter runt närliggande stjärnor är enklast att följa upp med större teleskop i rymden och på jorden. Att upptäcka TOI 700 d är ett viktigt vetenskapligt fynd för TESS. Att bekräfta planetens storlek och beboeliga zonstatus med Spitzer är ytterligare en vinst för Spitzer när den närmar sig slutet av vetenskapsverksamheten i januari."

    TESS övervakar stora delar av himlen, kallade sektorer, i 27 dagar åt gången. Denna långa blick gör det möjligt för satelliten att spåra förändringar i stjärnans ljusstyrka som orsakas av en kretsande planet som korsar framför sin stjärna ur vårt perspektiv, en händelse som kallas transit.

    TOI 700 är en liten, cool M-dvärgstjärna som ligger drygt 100 ljusår bort i den södra stjärnbilden Dorado. Det är ungefär 40 % av solens massa och storlek och ungefär hälften av dess yttemperatur. Stjärnan dyker upp i 11 av de 13 sektorer som TESS observerade under uppdragets första år, och forskare fångade flera transiter av dess tre planeter.

    Stjärnan var ursprungligen felklassificerad i TESS-databasen som mer lik vår sol, vilket innebar att planeterna verkade större och hetare än de egentligen är. Flera forskare, inklusive Alton Spencer, en gymnasieelev som arbetar med medlemmar av TESS-teamet, identifierade felet.

    "När vi korrigerade stjärnans parametrar, storleken på dess planeter sjönk, och vi insåg att den yttersta var ungefär lika stor som jorden och i den beboeliga zonen, sa Emily Gilbert, en doktorand vid University of Chicago. "Dessutom, under 11 månaders data såg vi inga flammor från stjärnan, vilket förbättrar chanserna att TOI 700 d är beboelig och gör det lättare att modellera dess atmosfäriska och ytliga förhållanden."

    Gilbert och andra forskare presenterade resultaten vid det 235:e mötet med American Astronomical Society i Honolulu, och tre artiklar – varav Gilbert ledde en – har skickats till vetenskapliga tidskrifter.

    Den innersta planeten, kallas TOI 700 b, är nästan exakt i jordens storlek, är förmodligen stenig och fullbordar en omloppsbana var tionde dag. Mellanplaneten, TOI 700 c, är 2,6 gånger större än jorden – mellan jordens och Neptunus storlekar – kretsar var 16:e dag och är sannolikt en gasdominerad värld. TOI 700 d, den yttersta kända planeten i systemet och den enda i den beboeliga zonen, mäter 20% större än jorden, kretsar var 37:e dag och får från sin stjärna 86 % av den energi som solen ger till jorden. Alla planeter tros vara tidvattenlåsta till sin stjärna, vilket innebär att de roterar en gång per omlopp så att ena sidan ständigt badar i dagsljus.

    Ett team av vetenskapsmän ledda av Joseph Rodriguez, en astronom vid Centrum för Astrofysik | Harvard &Smithsonian i Cambridge, Massachusetts, begärde uppföljande observationer med Spitzer för att bekräfta TOI 700 d.

    "Med tanke på effekterna av denna upptäckt - att det är TESSs första planet i jordstorlek i beboelig zon - ville vi verkligen att vår förståelse av detta system skulle vara så konkret som möjligt, " sa Rodriguez. "Spitzer såg TOI 700 d transit precis när vi förväntade oss det. Det är ett bra tillägg till arvet från ett uppdrag som hjälpte till att bekräfta två av TRAPPIST-1-planeterna och identifiera fem till."

    Spitzer-data ökade forskarnas förtroende för att TOI 700 d är en riktig planet och skärpte deras mätningar av dess omloppsperiod med 56 % och dess storlek med 38 %. Det uteslöt också andra möjliga astrofysiska orsaker till transitsignalen, såsom närvaron av en mindre, dimmer medföljande stjärna i systemet.

    Rodriguez och hans kollegor använde också uppföljningsobservationer från ett 1-meters markbaserat teleskop i det globala nätverket Las Cumbres Observatory för att förbättra forskarnas förtroende för omloppsperioden och storleken på TOI 700 c med 30 % och 36 %, respektive.

    Eftersom TOI 700 är ljusstark, närliggande, och visar inga tecken på stjärnflammor, systemet är en utmärkt kandidat för exakta massmätningar av nuvarande markbaserade observatorier. Dessa mätningar kan bekräfta forskarnas uppskattningar om att de inre och yttre planeterna är steniga och att mittplaneten är gjord av gas.

    Future missions may be able to identify whether the planets have atmospheres and, om så är fallet, even determine their compositions.

    While the exact conditions on TOI 700 d are unknown, scientists can use current information, like the planet's size and the type of star it orbits, to generate computer models and make predictions. Researchers at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, modeled 20 potential environments of TOI 700 d to gauge if any version would result in surface temperatures and pressures suitable for habitability.

    Their 3-D climate models examined a variety of surface types and atmospheric compositions typically associated with what scientists regard to be potentially habitable worlds. Because TOI 700 d is tidally locked to its star, the planet's cloud formations and wind patterns may be strikingly different from Earth's.

    One simulation included an ocean-covered TOI 700 d with a dense, carbon-dioxide-dominated atmosphere similar to what scientists suspect surrounded Mars when it was young. The model atmosphere contains a deep layer of clouds on the star-facing side. Another model depicts TOI 700 d as a cloudless, all-land version of modern Earth, where winds flow away from the night side of the planet and converge on the point directly facing the star.

    When starlight passes through a planet's atmosphere, it interacts with molecules like carbon dioxide and nitrogen to produce distinct signals, called spectral lines. The modeling team, led by Gabrielle Engelmann-Suissa, a Universities Space Research Association visiting research assistant at Goddard, produced simulated spectra for the 20 modeled versions of TOI 700 d.

    "Someday, when we have real spectra from TOI 700 d, we can backtrack, match them to the closest simulated spectrum, and then match that to a model, " Engelmann-Suissa said. "It's exciting because no matter what we find out about the planet, it's going to look completely different from what we have here on Earth."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com