Med hjälp av observationer från NASA:s TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) och många andra anläggningar har två internationella team av astronomer upptäckt en planet mellan jordens och Venus storlek bara 40 ljusår bort. Flera faktorer gör det till en kandidat väl lämpad för vidare studier med hjälp av NASA:s rymdteleskop James Webb.
TESS stirrar på ett stort stycke av himlen i ungefär en månad åt gången och spårar ljusstyrkan för tiotusentals stjärnor med intervaller från 20 sekunder till 30 minuter. Att fånga transiter – korta, regelbundna nedtoningar av stjärnor orsakade av passage av kretsande världar – är ett av uppdragets primära mål.
"Vi har hittat den närmaste, transiterande, tempererade världen i jordstorlek hittills", säger Masayuki Kuzuhara, en projektassistent vid Astrobiology Center i Tokyo, som ledde ett forskarlag tillsammans med Akihiko Fukui, en projektassistent. professor vid universitetet i Tokyo. "Även om vi ännu inte vet om den har en atmosfär, har vi tänkt på den som en exo-Venus, med liknande storlek och energi från sin stjärna som vår planetariska granne i solsystemet."
Värdstjärnan, som kallas Gliese 12, är en kall röd dvärg som ligger nästan 40 ljusår bort i stjärnbilden Fiskarna. Stjärnan är bara cirka 27 % av solens storlek, med cirka 60 % av solens yttemperatur. Den nyupptäckta världen, som heter Gliese 12 b, kretsar var 12,8:e dag och är jordens storlek eller något mindre - jämförbar med Venus. Om vi antar att den inte har någon atmosfär har planeten en yttemperatur som uppskattas till cirka 107 grader Fahrenheit (42 grader Celsius).
Astronomer säger att de röda dvärgstjärnornas ringa storlek och massor gör dem idealiska för att hitta planeter i jordstorlek. En mindre stjärna betyder större nedtoning för varje transitering, och en lägre massa betyder att en planet i omloppsbana kan producera en större wobbling, känd som "reflexrörelse", av stjärnan. Dessa effekter gör mindre planeter lättare att upptäcka.
De lägre ljusstyrkorna hos röda dvärgstjärnor betyder också att deras beboeliga zoner - intervallet av omloppsavstånd där flytande vatten kan finnas på en planets yta - ligger närmare dem. Detta gör det lättare att upptäcka transitplaneter inom beboeliga zoner runt röda dvärgar än de runt stjärnor som avger mer energi.
Avståndet mellan Gliese 12 och den nya planeten är bara 7 % av avståndet mellan jorden och solen. Planeten får 1,6 gånger mer energi från sin stjärna som jorden får från solen och ungefär 85 % av vad Venus upplever.
"Gliese 12 b representerar ett av de bästa målen för att studera om planeter i jordstorlek som kretsar kring kalla stjärnor kan behålla sin atmosfär, ett avgörande steg för att förbättra vår förståelse av beboelighet på planeter över vår galax", säger Shishir Dholakia, doktorand vid Center for Astrophysics vid University of Southern Queensland i Australien. Han ledde ett annat forskarlag tillsammans med Larissa Palethorpe, doktorand vid University of Edinburgh och University College London.
Båda teamen föreslår att studier av Gliese 12 b kan hjälpa till att låsa upp vissa aspekter av vårt eget solsystems evolution.
"Man tror att jordens och Venus första atmosfärer avlägsnades och sedan fylldes på av vulkanisk utgasning och bombardement från restmaterial i solsystemet," förklarade Palethorpe. "Jorden är beboelig, men Venus beror inte på dess fullständiga förlust av vatten. Eftersom Gliese 12 b är mellan jorden och Venus i temperatur, kan dess atmosfär lära oss mycket om de beboelighetsvägar som planeter tar när de utvecklas."
En viktig faktor för att behålla en atmosfär är dess stormiga stjärna. Röda dvärgar tenderar att vara magnetiskt aktiva, vilket resulterar i frekventa, kraftfulla röntgenflammor. Analyser från båda teamen drar dock slutsatsen att Gliese 12 inte visar några tecken på extremt beteende.
En artikel ledd av Kuzuhara och Fukui dyker upp i The Astrophysical Journal Letters . Fynden från Dholakia och Palethorpe publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society samma dag.
Under en transit passerar värdstjärnans ljus genom vilken atmosfär som helst. Olika gasmolekyler absorberar olika färger, så transiten ger en uppsättning kemiska fingeravtryck som kan upptäckas av teleskop som Webb.
"Vi känner bara till en handfull tempererade planeter som liknar jorden som både är tillräckligt nära oss och som uppfyller andra kriterier som behövs för den här typen av studier, kallad transmissionsspektroskopi, med hjälp av nuvarande anläggningar", säger Michael McElwain, en forskningsastrofysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och en medförfattare till tidningen Kuzuhara och Fukui. "För att bättre förstå mångfalden av atmosfärer och evolutionära utfall för dessa planeter behöver vi fler exempel som Gliese 12 b."
TESS är ett NASA Astrophysics Explorer-uppdrag som hanteras av NASA Goddard och drivs av MIT i Cambridge, Massachusetts. Ytterligare partners inkluderar Northrop Grumman, baserad i Falls Church, Virginia; NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley; Centrum för Astrofysik | Harvard &Smithsonian i Cambridge, Massachusetts; MIT:s Lincoln Laboratory; och Space Telescope Science Institute i Baltimore. Mer än ett dussin universitet, forskningsinstitut och observatorier världen över deltar i uppdraget.
