Kold Neptun og to tempererede superjordarter fundet i kredsløb om nærliggende stjerner

En "kold Neptun" og to potentielt beboelige verdener er en del af en cache af fem nyopdagede exoplaneter og otte exoplanetkandidater fundet kredsende i nærheden af ​​røde dværgstjerner, som er indberettet i The Astrophysical Journal Supplement Series af et hold ledet af Carnegies Fabo Feng og Paul Butler.

De to potentielt beboelige planeter kredser om GJ180 og GJ229A, som er blandt de nærmeste stjerner til vores egen sol, gør dem til primære mål for observationer med næste generations rum- og landbaserede teleskoper. De er begge superjorder med mindst 7,5 og 7,9 gange vores planets masse og omløbsperioder på henholdsvis 106 og 122 dage.

Neptun-masseplaneten - fundet i kredsløb om GJ433 i en afstand, hvor overfladevand sandsynligvis vil blive frosset - er sandsynligvis den første af sin slags, der er en realistisk kandidat til fremtidig direkte billeddannelse.

"GJ 433 d er den nærmeste, bredeste, og den koldeste Neptun-lignende planet nogensinde opdaget, " tilføjede Feng.

De nyfundne verdener blev opdaget ved hjælp af radialhastighedsmetoden til at finde planeter, som udnytter det faktum, at ikke kun en stjernes tyngdekraft påvirker planeten, der kredser om den, men planetens tyngdekraft påvirker også stjernen igen. Dette skaber små slingrer i stjernens kredsløb, som kan detekteres ved hjælp af avancerede instrumenter. På grund af deres lavere masse, røde dværge er den primære klasse af stjerner, omkring hvilke jordiske masseplaneter kan findes ved hjælp af denne teknik.

Kølere og mindre end vores sol, røde dværge - også kaldet M-dværge - er de mest almindelige stjerner i galaksen og den primære klasse af stjerner, der er kendt for at være vært for jordiske planeter. Hvad mere er, sammenlignet med andre typer stjerner, røde dværge kan være vært for planeter ved den rigtige temperatur til at have flydende vand på deres overflader på meget tættere baner end dem, der findes i denne såkaldte "beboelige zone" omkring andre typer stjerner.

"Mange planeter, der kredser om røde dværge i den beboelige zone, er tidevandslåste, hvilket betyder, at den periode, hvor de drejer rundt om deres akser, er den samme som den periode, hvor de kredser om deres værtsstjerne. Dette svarer til, hvordan vores måne er tidevandslåst til Jorden, hvilket betyder, at vi kun ser den ene side af det herfra. Som resultat, disse exoplaneter er en meget kold permanent nat på den ene side og meget varm permanent dag på den anden - ikke godt for beboelighed, " forklarede hovedforfatter Feng. "GJ180d er den nærmeste tempererede superjord til os, som ikke er tidevandslåst til sin stjerne, hvilket sandsynligvis øger dens sandsynlighed for at være vært for og opretholde livet."

Den anden potentielt beboelige planet, GJ229Ac er den nærmeste tempererede superjord til os, beliggende i et system, hvor værtsstjernen har en brun dværg-ledsager. Nogle gange kaldet mislykkede stjerner, brune dværge er ikke i stand til at opretholde brintfusion. Den brune dværg i dette system, GJ229B, var en af ​​de første brune dværge, der blev afbildet. Det vides ikke, om de kan være vært for exoplaneter på egen hånd, men dette planetsystem er et perfekt casestudie for, hvordan exoplaneter dannes og udvikler sig i et stjernebrunt dværg binært system.

"Vores opdagelse tilføjer listen over planeter, der potentielt kan afbildes direkte af den næste generation af teleskoper, " sagde Feng. "I sidste ende, vi arbejder hen imod målet om at være i stand til at afgøre, om planeter, der kredser om nærliggende stjerner, er vært for liv."

"Vi vil til sidst bygge et kort over alle de planeter, der kredser om de nærmeste stjerner til vores eget solsystem, især dem, der er potentielt beboelige, " tilføjede Carnegie medforfatter Jeff Crane.

Denne forskningsindsats - som også omfattede Carnegies Steve Shectman, John Chambers, Sharon Wang, Johanna Teske, Matías Díaz, og Ian Thompson, samt Steve Vogt fra U.C. Santa Cruz, Hugh Jones fra University of Hertfordshire og Jennifer Burt fra NASA's Jet Propulsion Laboratory - hentede og genanalyserede data fra European Southern Observatory's Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph-undersøgelse af 33 nærliggende røde dværgstjerner, som fungerede fra 2000 til 2007 og blev udgivet i 2009.

"Vi er blevet ført til dette resultat af antikke data, " jokede Butler.

Da mål blev opdaget i UVES-arkiverne, forskerne brugte observationer fra tre planetjagtinstrumenter til at øge præcisionen af ​​dataene. Carnegie Planet Finder Spectrograph (PFS) ved vores Las Campanas-observatorium i Chile, ESO's High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) ved La Silla Observatory, og High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) ved Keck Observatory var alle afgørende for denne indsats.

"Kombinering af data fra flere teleskoper øger antallet af observationer og tidsbaselinjen, og minimerer instrumentelle skævheder, " forklarede Butler.