En konstnärs koncept av GJ180d, som är den närmaste tempererade superjorden till oss som inte är tidvattenlåst till sin stjärna, vilket gör det mer sannolikt att vara värd och upprätthålla liv. Kredit:Robin Dienel, Carnegie Institute for Science.
En "kall Neptunus" och två potentiellt beboeliga världar är en del av en cache av fem nyupptäckta exoplaneter och åtta exoplanetkandidater som hittats kretsar kring närliggande röda dvärgstjärnor, som redovisas i The Astrophysical Journal Supplement Series av ett team som leds av Carnegies Fabo Feng och Paul Butler.
De två potentiellt beboeliga planeterna kretsar kring GJ180 och GJ229A, som är bland de närmaste stjärnorna till vår egen sol, vilket gör dem till främsta mål för observationer av nästa generations rymd- och landbaserade teleskop. De är båda superjordar med minst 7,5 och 7,9 gånger vår planets massa och omloppsperioder på 106 respektive 122 dagar.
Neptunus-massplaneten – hittad kretsande GJ433 på ett avstånd från vilket ytvatten sannolikt kommer att fruset – är förmodligen den första i sitt slag som är en realistisk kandidat för framtida direktavbildning.
"GJ 433 d är närmast, bredast, och kallaste Neptunus-liknande planet som någonsin upptäckts, " tillade Feng.
De nyfunna världarna upptäcktes med hjälp av den radiella hastighetsmetoden för att hitta planeter, som drar fördel av det faktum att inte bara en stjärnas gravitation påverkar planeten som kretsar runt den, men planetens gravitation påverkar också stjärnan i sin tur. Detta skapar små vinglar i stjärnans bana som kan detekteras med hjälp av avancerade instrument. På grund av deras lägre massa, röda dvärgar är den primära klassen av stjärnor runt vilka planeter med jordmassa kan hittas med denna teknik.
Kallare och mindre än vår sol, röda dvärgar – även kallade M-dvärgar – är de vanligaste stjärnorna i galaxen och den primära klassen av stjärnor som är kända för att vara värd för terrestra planeter. Vad mer, jämfört med andra typer av stjärnor, röda dvärgar kan vara värd för planeter vid rätt temperatur för att ha flytande vatten på sina ytor på mycket närmare banor än de som finns i denna så kallade "bolig zon" runt andra typer av stjärnor.
"Många planeter som kretsar kring röda dvärgar i den beboeliga zonen är tidvattenlåsta, vilket betyder att den period då de snurrar runt sina axlar är densamma som den period då de kretsar runt sin värdstjärna. Detta liknar hur vår måne är tidvattenlåst till jorden, vilket betyder att vi bara någonsin ser en sida av det härifrån. Som ett resultat, dessa exoplaneter är en mycket kall permanent natt på ena sidan och mycket varm permanent dag på den andra - inte bra för beboelighet, " förklarade huvudförfattaren Feng. "GJ180d är den närmaste tempererade superjorden till oss som inte är tidvattenlåst till sin stjärna, vilket förmodligen ökar dess sannolikhet att kunna vara värd för och upprätthålla liv."
Konstnärens koncept av GJ229Ac, den närmaste tempererade superjorden till oss som är i ett system där värdstjärnan har en brun dvärgkamrat. Kredit:Robin Dienel, Carnegie Institute for Science.
Den andra potentiellt beboeliga planeten, GJ229Ac är den tempererade superjorden som ligger närmast oss i ett system där värdstjärnan har en brun dvärgkompis. Kallas ibland misslyckade stjärnor, bruna dvärgar kan inte upprätthålla vätefusion. Den bruna dvärgen i detta system, GJ229B, var en av de första bruna dvärgarna som avbildades. Det är inte känt om de kan hysa exoplaneter på egen hand, men detta planetsystem är en perfekt fallstudie för hur exoplaneter bildas och utvecklas i ett stjärnbrunt binärt dvärgsystem.
"Vår upptäckt lägger till listan över planeter som potentiellt kan avbildas direkt av nästa generations teleskop, " sa Feng. "I slutändan, vi arbetar mot målet att kunna avgöra om planeter som kretsar kring närliggande stjärnor är värd för liv."
"Vi vill så småningom bygga en karta över alla planeter som kretsar kring de närmaste stjärnorna till vårt eget solsystem, särskilt de som är potentiellt beboeliga, ", tillade Carnegies medförfattare Jeff Crane.
Denna forskningsinsats – som också inkluderade Carnegies Steve Shectman, John Chambers, Sharon Wang, Johanna Teske, Matías Díaz, och Ian Thompson, samt Steve Vogt från U.C. Santa Cruz, Hugh Jones från University of Hertfordshire och Jennifer Burt från NASA:s Jet Propulsion Laboratory – samlade och analyserade data från European Southern Observatorys Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph-undersökning av 33 närliggande röda dvärgstjärnor, som fungerade från 2000 till 2007 och släpptes 2009.
"Vi har letts till detta resultat av antika data, " skämtade Butler.
När mål upptäcktes i UVES arkiv, forskarna använde observationer från tre planetjaktinstrument för att öka precisionen i uppgifterna. Carnegie Planet Finder Spectrograph (PFS) vid vårt Las Campanas-observatorium i Chile, ESO:s High Precision Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) vid La Silla-observatoriet, och High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) vid Keck Observatory var alla avgörande för denna ansträngning.
"Att kombinera data från flera teleskop ökar antalet observationer och tidsbaslinjen, och minimerar instrumentella fördomar, " förklarade Butler.
