NASA ajast peale Kepleri kosmoseteleskoop käivitati 2009. aastal, on Päikeseväliste planeetide uurimisel toimunud plahvatus. aasta pensionile jäämisegaKepler2018. aastal on see langenud sellistele missioonidele nagu Transiitne Exoplanet Survey satelliit (TESS), et jätkata sealt, kus eelkäija pooleli jäi. Hiljuti avastas rahvusvaheline astronoomide meeskond TESSi vaatlusi kasutades kolm eksoplaneeti tiirlemas ümber noore Päikeselaadse tähe nimega TOI 451.
Uurimist juhtis Elisabeth R. Newton, Dartmouthi kolledži füüsika ja astronoomia dotsent. Temaga liitusid NASA JPL, NASA Goddardi, NASA Amesi, NASA Exoplanet Science Institute, SETI Instituudi, Max-Plancki astronoomiainstituudi, Kavli astrofüüsika ja kosmoseuuringute instituudi ning mitme ülikooli ja vaatluskeskuse teadlased.
Kasutades TESS-i andmeid, uuris meeskond tähti Kalade-Eridanuse oja , tähtede kogum, mis asub Maast ~260–737 valgusaasta kaugusel. See oja on umbes 1300 valgusaasta pikkune, ulatub üle 14 tähtkuju ja on saanud nime nende järgi, mis sisaldavad suurimaid kontsentratsioone. See voog oli avastatud 2019. aastal meeskonna poolt, mida juhib Stefan Meingast kasutades ESA saadud andmeid Gaia missioon .
Kollased täpid näitavad teadaolevate või kahtlustatavate süsteemide asukohti (koos TOI 451 ringiga), mis kuuluvad Kalade-Eridanuse voolu. Autor: NASA Goddardi kosmoselennukeskus
Hiljem samal aastal juhtisid teadlased Jason Curtis – astronoom ja riikliku teadusfondi (NSF) stipendiaat Columbia ülikoolis (ja uuringu kaasautor) – analüüsis mitmete nende tähtede TESS-i andmeid. Nad leidsid, et neil oli kiire pöörlemiskiirus ja silmapaistvad tähepunktid (mis põhjustas perioodilisi heleduse langusi), mis näitab, et nad on oluliselt nooremad, kui seni arvati.
Nende tulemuste põhjal leidsid Curtis ja tema kolleegid, et oja oli vaid 120 miljonit aastat vana (3% sama vana kui meie Päike). Kui Newton ja tema kolleegid uurisid TESSi sama voo kohta 2018. aasta oktoobrist detsembrini kogutud andmeid, märkisid nad, et ühe tähe ümber on kolm eksoplaneeti. Tuntud kui SINA 451 (teise nimega CD-38 1467), asub see täht umbes 400 valgusaasta kaugusel Eridanuse tähtkujus.
TOI 451 on G-tüüpi (kollane kääbus) täht, mis on meie Päikesest umbes 88% suurem, 95% massiivsem ning ka veidi jahedam ja tuhmim (olemast noor täht). Veel üks märk tema noorusest on asjaolu, et see pöörleb kord 5,1 päeva jooksul ehk viis korda kiiremini kui Päike. TESSi tuvastatud transiitide kohaselt tiirlevad kõik kolm planeeti TOI 451 ümber meie Päikesele lähemal kui Merkuur, muutes need kõik kuumaks ja elule ebasõbralikuks (nagu me seda teame).
Järelvaatlused viidi läbi aastatel 2019 ja 2020 NASA uuringute abil Spitzeri kosmoseteleskoop (mis läks pensionile 30. jaanuarilth, 2020) ja NASA saadud arhiiviandmed Maalähedaste objektide laiavälja infrapunauuringu uurija (NEOWISE) aastatel 2009–2011 (mis oli tol ajal veel WISE). Täiendavaid tähelepanekuid tegi Las Cumbresi observatoorium ülemaailmne võrgustik ja Perthi eksoplaneedi uuringuteleskoop Austraalias.
Kunstniku esitus Transiting Exoplanet Survey Satellite'ist (TESS). Autor: NASA Goddardi kosmoselennukeskus
Kõik need kinnitasid nende kolme eksoplaneedi olemasolu, mis sobivad nimetusega 'kuum supermaa'. WISE andmed näitasid veel, et TOI 451 on infrapunavalguses lainepikkustel 12 ja 24 mikromeetrit ebatavaliselt hele. See viitab prahiketta olemasolule, mille keskpunkt on meeskonna hinnangul tähest umbes sama kaugel kui Jupiter meie Päikesest.
Töörühm uuris ka nõrka naabertähte, mis näis TESS-i piltidel olevat TOI 451 vahetus läheduses. ESA andmete kasutamine Gaia observatoorium , tegi Newtoni meeskond kindlaks, et see täht võib tegelikult olla kahe M-tüüpi (punase kääbuse) tähe kahendsüsteem, mis on gravitatsiooniliselt seotud TOI 451 kaaslane. Nagu prof Newton selgitas hiljutises NASA uuringus. Pressiteade :
'See süsteem kontrollib astronoomide jaoks palju kaste. See on vaid 120 miljonit aastat vana ja vaid 400 valgusaasta kaugusel, võimaldades selle noore planeedisüsteemi üksikasjalikke vaatlusi. Ja kuna kolm planeeti on kaks kuni neli korda Maast suuremad, on need eriti paljutõotavad sihtmärgid planeetide atmosfääri arengut käsitlevate teooriate testimiseks.
Nendest planeetidest sisemine (TOI 451 b) on umbes 1,9 korda suurem kui Maa, selle mass on 2–12 korda suurem ja selle tiirlemisperiood on 1,9 päeva. TOI 451 c on umbes kolm korda suurem kui Maa, 16 korda massiivsem ja selle tiirlemisperiood on 9,2 päeva. Ääremine planeet (TOI 451 d) on Maast neli korda suurem, 4–19 korda massiivsem ja selle tiirlemisperiood on 16 päeva. Temperatuuri hinnangud on vahemikus umbes 1200 °C (2200 °F) b kuni umbes 450 °C (840 °F) d.
TOI 1338 b on ümberringikujuline planeet, mis tiirleb ümber kahe tähe. Selle avastas TESS. Pildi krediit: NASA Goddardi kosmoselennukeskus / Chris Smith
Lisaks suhtelisele lähedusele Maale näitavad need tulemused, et TOI 451 ja teised Kalade-Eridanuse voolu tähed on tõenäoliselt suurepärased kandidaadid uurimiseks. Eelkõige tähendab nende tähtede noor vanus seda, et nad võivad tähtede ja planeetide tekke ja arengu kohta palju paljastada. Nagu Jessie Christiansen, paberi kaasautor ja teaduse asetäitja, juhivad NASA eksoplaneedi arhiiv , selgitas :
'Tänu TESSi peaaegu kogu taeva katvusele olid mõõtmised, mis võiksid toetada selle voo liikmete ümber tiirlevate planeetide otsimist, meile juba voo tuvastamisel kättesaadavad. TESS-i andmed võimaldavad meil ka edaspidi nihutada piire, mida me eksoplaneetide ja nende süsteemide kohta teame.
Nagu tema eelkäija, otsib TESS eksoplaneete, uurides põllul tuhandeid tähti ja otsides perioodilisi heleduse langusi. Need on märgid transiidist, kus planeedid mööduvad tähe näo eest (vaatleja suhtes). Õigetes tingimustes võimaldab eksoplaneedi atmosfääri läbiv valgus astronoomidel saada spektreid, mida saab kasutada atmosfääri koostise määramiseks.
Arvestades nende massilisust, eeldavad astronoomid, et TOI 451 planeedid säilitavad arenedes suure osa oma atmosfäärist – hoolimata tugevast kuumusest, millega nad kokku puutuvad. See tähendab, et tulevased vaatlused järgmise põlvkonna teleskoopidega võivad paljastada, millest need atmosfäärid koosnevad, andes olulisi vihjeid selle kohta, kuidas atmosfäär aja jooksul areneb.
Kunstniku mulje kivisest super-Maast HD 85512 b. Krediit: ESO/M. Kornmesser
ütles Elisa Quintana, NASA Goddardi kosmoselennukeskuse astrofüüsik:
'Mõõtes planeedi atmosfääri erinevatel lainepikkustel tungivat tähevalgust, saame järeldada selle keemilist koostist ja pilvede või kõrgmäestiku udude olemasolu. TOI 451 planeedid pakuvad Hubble'i ja tulevase James Webbi kosmoseteleskoobiga selliste uuringute jaoks suurepäraseid sihtmärke.
Selle artikli kirjutamise ajal oli kokku 4352 eksoplaneeti on kinnitatud 3221 süsteemis, samas kui veel 5765 kandidaati ootab kinnitust. Paljud neist planeetidest tiirlevad ümber tähtede, mis sarnanevad meie omadega, ja enamat kui mõnda peetakse potentsiaalselt elamiskõlblikuks. Neid peetakse headeks kandidaatideks järelvaatluste jaoks James Webb ja Nancy Grace Roman kosmoseteleskoobid viivad kosmosesse.
Kuigi TOI 451 planeedid ei ole tõenäoliselt elamiskõlblikud, annavad järelvaatlused meile tõenäoliselt palju teada, kuidas planeedid arenevad, mis võib aidata meil otsingut kitsendada.
Lisalugemist: NASA , Astrofüüsika ajakiri
