Karakterisering af en vandverden i et multi-exoplanetarisk system

Et hold af astronomer fra 11 lande, ledet af forskere ved Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), var i stand til at bestemme den præcise masse af to små exoplaneter, der kredser om den variable stjerne HD 106315.

Disse to planeter blev tidligere opdaget af Kepler-satellitten (NASA) via transitmetoden, hvilket gjorde det muligt for forskere at bestemme diameteren af ​​planeterne. HD 106315b har en periode på 9, 5 dage og en diameter på 2, 44 gange Jordens diameter, mens HD 106315c har en omløbsperiode på omkring 21 dage, og en diameter 4, 35 gange Jordens diameter.

Men for at karakterisere en planet (f.eks. for at afgøre, om den er gasformig eller stenet, eller om de har en atmosfære), forskere skal også kende planetens masse, målt ved de radiale hastigheder, så sammen med størrelsen, de kan udlede dens tæthed.

Susana Barros (IA &University of Porto), avisens første forfatter, forklarer problemet med denne stjerne:"Variabiliteten af ​​HD 106315 blev anset for at være en kilde til for meget støj til observation af radial hastighed, og derfor kunne vi ikke måle massen af ​​de to planeter."

Ved at bruge data fra et stort observationsprogram med HARPS-spektrografen (ESO), IA-holdet estimerede massen af ​​den mindre planet HD 106315 b til at være 12, 6 gange Jordens, og tætheden til at være 4, 7 g/cm3. For den større planet, HD 106315 c, den afledte masse er 15, 2 gange Jordens, med en tæthed på 1, 01 g/cm3. Disse værdier indikerer, at planet "c" har en tyk brint-helium-kappe, mens en detaljeret undersøgelse af planet "b, "ved at bruge planetariske interiørmodeller, angiver op til 50 procent af stenet materiale og 9-50 procent af vand, gør det til en vandverden.

Nuno Santos (IA &Science Faculty ved University of Porto), leder af IA's tematiske linje "Towards the detection and characterization of other Earths" tilføjer:"Takket være en intensiv observationsstrategi og en sofistikeret dataanalysemetode udviklet af vores team, vi var i stand til at bestemme masserne af disse to planeter og sammensætningen af ​​planet b."

Susana Barros påpeger endvidere, at:"Dette planetsystem viser mangfoldigheden i sammensætningen af ​​planeter, og da de passerer en lysende stjerne, det vil være muligt at studere deres atmosfærer. Med nuværende instrumenter, det er i øjeblikket muligt at observere atmosfæren på planeten c, men for planet b bliver vi nødt til at vente på instrumenter som James Webb Space Telescope (JWST), lanceres i 2019."

At undersøge atmosfærer med kommende nye faciliteter som JWST (NASA) eller ESO's Extremely Large Telescope (ELT) vil hjælpe med at forstå sammensætningen af ​​HD 106315 b bedre, da denne planet ligger i overgangen mellem stenet og gasformig planetsammensætning.