Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Unikke exoplanet fotobomber Cheops satellitundersøgelse af nærliggende stjernesystem

Denne infografik afslører detaljerne i Nu2 Lupi planetsystemet, som for nylig blev udforsket af ESA's exoplanet-watcher Cheops (karakteriserende ExOPlanet Satellite). Kredit:ESA; data:L. Delrez et al (2021)

Mens du udforsker to exoplaneter i et lysende nærliggende stjernesystem, ESA's exoplanet-jagtende Cheops-satellit har uventet set systemets tredje kendte planet krydse stjernens ansigt. Denne transit afslører spændende detaljer om en sjælden planet "uden kendt ækvivalent, " siger forskerne.

Opdagelsen er et af de første resultater fra ESA's Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite), og første gang er en exoplanet med en periode på over 100 dage blevet set, der passerer en stjerne, der er lys nok til at være synlig for det blotte øje.

Opkaldt Nu2 Lupi, dette lyse, Sollignende stjerne er placeret lige under 50 lysår væk fra Jorden i stjernebilledet Lupus (Ulven). I 2019, High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) ved ESO 3,6-meter teleskopet i Chile opdagede tre exoplaneter (kaldet "b, " "c" og "d, " med stjernen anset for at være objekt "A") i systemet, med masser mellem Jordens og Neptuns og kredsløb, der varer 11,6, 27,6 og 107,6 dage. De to inderste af disse planeter - b og c - blev efterfølgende fundet at passere Nu2 Lupi af NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), hvilket gør den til en af ​​kun tre stjerner med blotte øjne, der er kendt for at være vært for flere transitplaneter.

"Transitsystemer som Nu2 Lupi er af afgørende betydning for vores forståelse af, hvordan planeter dannes og udvikler sig, da vi kan sammenligne flere planeter omkring den samme klare stjerne i detaljer, " siger Laetitia Delrez fra University of Liège, Belgien, og hovedforfatter af det nye fund.

"Vi satte os for at bygge videre på tidligere studier af Nu2 Lupi og observere planeterne b og c krydse Nu2 Lupi's ansigt med Cheops, men under en transit af planet c opdagede vi noget fantastisk:En uventet transit af planet 'd, ' som ligger længere ude i systemet."

Denne kunstners indtryk viser Nu2 Lupi planetsystemet, som for nylig blev udforsket af ESA's exoplanet-watcher Cheops (karakteriserende ExOPlanet Satellite). Kredit:ESA

Planetariske transitter skaber en værdifuld mulighed for at studere en planets atmosfære, kredsløb, størrelse og interiør. En planet i transit blokerer en lillebitte, men detekterbar del af sin stjernes lys, når den krydser foran sin stjerne – og det var dette lysfald, der førte Laetitia og kolleger til deres opdagelse. Mens lange exoplaneter kredser så langt fra deres stjerner, chancerne for at se en under en transit er utrolig lav, gør Cheops' fund til en rigtig overraskelse.

Ved at bruge Cheops' højpræcisionsfunktioner, Planeten d viste sig at være omkring 2,5 gange Jordens radius, bekræftet, at det tager lidt over 107 dage at sløjfe én gang rundt om sin stjerne, og ved hjælp af arkivobservationer fra jordbaserede teleskoper, fundet at have en masse på 8,8 gange Jordens.

"Mængden af ​​stjernestråling, der når planet d er også mild sammenlignet med mange andre opdagede exoplaneter; i vores solsystem, Nu2 Lupi d ville kredse mellem Merkur og Venus, " tilføjer medforfatter David Ehrenreich fra universitetet i Genève, Schweiz. "Kombineret med sin klare moderstjerne, lang omløbsperiode, og egnethed til opfølgende karakterisering, dette gør planet d enormt spændende – det er et enestående objekt uden kendt ækvivalent, og vil helt sikkert være et gyldent mål for fremtidige studier."

De fleste langtidspasserende exoplaneter, der er opdaget til dato, er blevet fundet omkring stjerner, der er for svage til at tillade detaljerede opfølgende observationer, hvilket betyder, at man ikke ved meget om deres planeters egenskaber. Nu2 Lupi, imidlertid, er lys nok til at være et attraktivt mål for andre kraftfulde teleskoper baseret i rummet – såsom NASA/ESA Hubble Space Telescope eller det kommende NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope – eller store observatorier på jorden.

"I betragtning af dets overordnede egenskaber og kredsløb, dette gør planet d til et unikt gunstigt mål for at studere en exoplanet med en mild temperaturatmosfære omkring en stjerne, der ligner Solen, siger Laetitia.

Kunstnerens syn på studiet af de tre planeter, under en himmel oplyst af stjernebilledet Ulven. Kredit:©François Schuiten og Laurent Durieux

Ved at kombinere nye Cheops-data med arkivdata fra andre observatorier, forskerne var i stand til nøjagtigt at bestemme den gennemsnitlige tæthed af alle Nu2 Lupis kendte planeter, og sætte stærke begrænsninger på deres mulige sammensætninger.

De fandt, at planet b hovedsageligt var stenet, mens planeterne c og d ser ud til at indeholde store mængder vand indhyllet i hylstre af brint- og heliumgasser. Faktisk, Planeterne c og d indeholder langt mere vand end Jorden:En fjerdedel af hver planets masse består af vand, sammenlignet med mindre end 0,1 % for Jorden. dette vand, imidlertid, er ikke flydende, i stedet i form af højtryksis eller højtemperaturdamp.

"Mens ingen af ​​disse planeter ville være beboelige, deres mangfoldighed gør systemet endnu mere spændende, og en stor fremtidsudsigt for at teste, hvordan disse kroppe dannes og ændres over tid, " siger ESA Cheops-projektforsker Kate Isaak. "Der er også potentiale til at søge efter ringe eller måner i Nu2 Lupi-systemet, da Cheops udsøgte præcision og stabilitet kunne tillade detektering af lig ned til nogenlunde på størrelse med Mars."

Cheops er designet til at indsamle ultrahøj præcisionsdata fra individuelle stjerner, der er kendt for at være vært for planeter, snarere end at feje mere generelt efter mulige exoplaneter omkring mange stjerner – og denne fokusering og præcision viser sig at være usædvanlig nyttig til at forstå stjernesystemerne omkring os.

"Disse spændende resultater viser endnu en gang Cheops' enorme potentiale, " tilføjer Kate. "Cheops vil give os mulighed for ikke bare at forstå kendte exoplaneter bedre, som vist i denne og andre tidlige resultater fra missionen, men også for at opdage nye og afsløre deres hemmeligheder."