Astronomer har gjort den sällsynta och lockande upptäckten av en jordliknande exoplanet 40 ljusår bort som kanske bara är lite varmare än vår egen värld. Den nya artikeln "Gliese 12 b, A Temperate Earth-sized Planet at 12 Parsecs Discovered with TESS and CHEOPS," har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
Den potentiellt beboeliga planeten, som heter Gliese 12 b, kretsar runt sin värdstjärna var 12,8:e dag, är jämförbar i storlek med Venus - så något mindre än jorden - och har en uppskattad yttemperatur på 42 °C (107 °F), vilket är lägre än de flesta av de 5 000 exoplaneter som hittills bekräftats.
Det förutsätter dock att det inte har någon atmosfär, vilket är det avgörande nästa steget för att fastställa om det är beboeligt. Det kan ha en jordliknande atmosfär, en mer lik Venus – som upplevde en skenande växthuseffekt som gjorde det till ett 400°C (752°F) helveteshål – ingen atmosfär, eller kanske en annan typ av atmosfär som inte finns i vår solenergi system.
Att få ett svar är viktigt eftersom det skulle avslöja om Gliese 12 b kan upprätthålla temperaturer som är lämpliga för flytande vatten – och möjligen liv – att existera på dess yta, samtidigt som det låser upp svar om hur och varför jorden och Venus utvecklades så olika.
Gliese 12 b är inte på något sätt den första jordliknande exoplaneten som har upptäckts, men som NASA har sagt finns det bara en handfull världar som den som kräver en närmare titt.
Det har fakturerats som "den närmaste, transiterande, tempererade världen i jordstorlek hittills" och ett potentiellt mål för ytterligare undersökning av rymdteleskopet James Webb.
Den jordliknande exoplaneten som ligger närmast oss – och möjligen den mest kända – är Proxima Centauri b, som bara ligger fyra ljusår bort. Men eftersom det inte är en transiterande värld har vi fortfarande mycket att lära oss om den, inklusive om den har en atmosfär och potential att hysa liv.
De flesta exoplaneter upptäcks med hjälp av transitmetoden, där en planet passerar framför sin stjärna ur vår synvinkel, vilket orsakar en nedgång i värdstjärnans ljusstyrka.
Under en transit passerar stjärnans ljus också genom en exoplanets atmosfär och vissa våglängder absorberas. Olika gasmolekyler absorberar olika färger, så transiten ger en uppsättning kemiska fingeravtryck som kan upptäckas av teleskop som Webb.
Gliese 12 b kan också vara betydelsefull eftersom den kan hjälpa till att avslöja om majoriteten av stjärnorna i vår Vintergatans galax – dvs. coola stjärnor – kan vara värd för tempererade planeter som har atmosfärer och därför är beboeliga.
Den kretsar kring en kall röd dvärgstjärna som heter Gliese 12, som är nästan 40 ljusår bort från jorden i stjärnbilden Fiskarna.
"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 forskarlag tillsammans med Larissa Palethorpe, doktorand vid University of Edinburgh och University College London.
Exoplanetens värdstjärna är cirka 27 % av vår sols storlek och har en yttemperatur som är cirka 60 % av vår egen stjärna.
Avståndet mellan Gliese 12 och den nya planeten är dock bara 7 % av avståndet mellan jorden och solen. Gliese 12 b får därför 1,6 gånger mer energi från sin stjärna som jorden gör från solen och cirka 85 % av vad Venus upplever.
Denna skillnad i solstrålning är viktig eftersom det betyder att planetens yttemperatur är starkt beroende av dess atmosfäriska förhållanden. Som en jämförelse med Gliese 12 b:s uppskattade yttemperatur på 42°C (107°F), har jorden en genomsnittlig yttemperatur på 15°C (59°F).
"Atmosfärer fångar värme och - beroende på typ - kan ändra den faktiska yttemperaturen avsevärt," förklarade Dholakia. "Vi citerar planetens "jämviktstemperatur", vilket är den temperatur planeten skulle ha om den inte hade någon atmosfär.
"Mycket av det vetenskapliga värdet av denna planet är att förstå vilken typ av atmosfär den kan ha. Eftersom Gliese 12 b kommer in mellan mängden ljus som jorden och Venus får från solen, kommer det att vara värdefullt för att överbrygga gapet mellan dessa två planeter i vårt solsystem."
Palethorpe tillade, "Man tror att jordens och Venus första atmosfärer avlägsnades och sedan fylldes på av vulkanisk avgasning och bombardement från restmaterial i solsystemet.
"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."
Forskarna, tillsammans med ett annat team i Tokyo, använde observationer från NASA:s TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) för att göra sin upptäckt.
"Vi har hittat den närmaste, transiterande, tempererade världen i jordstorlek hittills", säger Masayuki Kuzuhara, projektassistent vid Astrobiology Center i Tokyo, som tillsammans ledde ett forskarlag med Akihiko Fukui, en projektassistent. professor vid University of 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."
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 ett sådant extremt beteende, vilket väcker förhoppningar om att Gliese 12 b:s atmosfär fortfarande kan vara intakt.
"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."
Vid 40 ljusår från jorden är Gliese 12 b ungefär samma avstånd som TRAPPIST-1-systemet.
Den består av sju planeter, alla ungefär i jordens storleksintervall och troligen steniga, som kretsar kring en röd dvärgstjärna.
Tre av dessa är i den beboeliga zonen men minst två – och förmodligen alla – har ingen atmosfär och är sannolikt karga, vilket avfärdar förhoppningar när de först upptäcktes för åtta år sedan att de kunde vara vattenvärldar som värd liv.
Mer information: Shishir Dholakia et al, Gliese 12 b, A Temperate Earth-sized Planet at 12 Parsecs Discovered with TESS and CHEOPS, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI:10.1093/mnras/stae1152
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society
Tillhandahålls av Royal Astronomical Society
