Astronomer har upptäckt tusentals exoplaneter – planeter bortom vårt solsystem – men få har avbildats direkt, eftersom de är extremt svåra att se med befintliga teleskop. En doktorand vid University of Hawaiʻi Institute for Astronomy (IfA) har slagit oddsen och upptäckt en direkt avbildad exoplanet, och det är det närmaste jorden som någonsin hittats, på ett avstånd av endast 35 ljusår.

Genom att använda undersökningen COol Companions ON Ultrawide orbiTS (COCONUTS), IfA doktorand Zhoujian Zhang och ett team av astronomer, Michael Liu och Zach Claytor (IfA), William Best (University of Texas at Austin), Trent Dupuy (University of Edinburgh) och Robert Siverd (Gemini Observatory/National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) identifierade en planet som var ungefär sex gånger större än Jupiter. Teamets forskning, publiceras i The Astrophysical Journal Letters , ledde till upptäckten av lågtemperaturgasjätten som kretsar kring en röd dvärgstjärna med låg massa, ca 6, 000 gånger längre än jorden kretsar runt solen. De kallade det nya planetsystemet COCONUTS-2, och den nya planeten COCONUTS-2b.

"Med en massiv planet på en superbred separationsbana, och med en väldigt cool centralstjärna, COCONUTS-2 representerar ett helt annat planetsystem än vårt eget solsystem, " förklarade Zhang. COCONUTS-undersökningen har varit i fokus för hans nyligen avslutade doktorsavhandling, som syftar till att hitta följeslagare med breda avstånd runt stjärnor av alla olika typer nära jorden.

Instängd värme hjälper till att upptäcka planeten

COCONUTS-2b är den näst kallaste avbildade exoplaneten som hittills hittats, med en temperatur på bara 320 grader Fahrenheit, vilket är något svalare än de flesta ugnar använder för att baka kakor. Planeten kan avbildas direkt tack vare emitterat ljus som produceras av restvärme som fångats sedan planetens bildande. Fortfarande, planetens energiproduktion är mer än en miljon gånger svagare än solens, så planeten kan bara upptäckas med infrarött ljus med lägre energi.

"Att direkt upptäcka och studera ljuset från gasjätteplaneter runt andra stjärnor är vanligtvis mycket svårt, eftersom planeterna vi hittar vanligtvis har små separeringsbanor och därför är begravda i bländningen av deras värdstjärnas ljus, sa Liu, Zhangs examensrådgivare. "Med sin enorma orbitala separation, COCONUTS-2b kommer att bli ett bra laboratorium för att studera atmosfären och sammansättningen av en ung gasjätteplanet."

Planeten upptäcktes första gången 2011 av Wide-field Infrared Survey Explorer-satelliten, men det troddes vara ett fritt flytande föremål, inte kretsar runt en stjärna. Zhang och hans medarbetare upptäckte att den faktiskt är gravitationsbunden till en stjärna med låg massa, COCONUTS-2A, som är ungefär en tredjedel av solens massa, och cirka 10 gånger yngre.

Mörkret råder

På grund av sin breda separeringsbana och coola värdstjärna, COCONUTS-2bs himmel skulle se dramatiskt annorlunda ut för en observatör där jämfört med himlen på jorden. Nattetid och dagtid skulle se i princip likadana ut, med värdstjärnan som en klarröd stjärna på den mörka himlen.

Zhangs upptäckt har underblåst hans önskan att fortsätta utforska exoplaneter, bruna dvärgar, och stjärnor. Den blivande astronomen tog examen från IfA i somras och kommer att påbörja sin postdoktorala forskning hösten 2021, med IfA alumn Brendan Bowler, en astronomiprofessor vid University of Texas i Austin.