Den første beboelige zone, Planet på størrelse med jorden opdaget med exoplanetundersøgelsesrumfartøjer

TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite, blev opsendt i 2018 med det formål at opdage små planeter omkring Solens nærmeste naboer, stjerner lyse nok til at give mulighed for opfølgende karakteriseringer af deres planeters masser og atmosfærer. TESS har indtil videre opdaget sytten små planeter omkring elleve nærliggende stjerner, der er M dværge - stjerner, der er mindre end Solen (mindre end omkring 60 % af Solens masse) og køligere (overfladetemperaturer mindre end omkring 3900 kelvin). I en serie på tre aviser, der udkom sammen denne måned, astronomer rapporterer, at en af ​​disse planeter, TOI-700d, er på størrelse med jorden og også placeret i sin stjernes beboelige zone; de diskuterer også dets mulige klima.

Center for Astrofysik astronomer Joseph Rodriguez, Laura Kreidberg, Karen Collins, Samuel Quinn, Dave Latham, Ryan Cloutier, Jennifer Winters, Jason Eastman, og David Charbonneau var på de hold, der studerede TOI-700d, en af ​​tre små planeter, der kredser om en M dværgstjerne (dens masse er 0,415 solmasser) beliggende hundrede og to lysår fra Jorden. TESS-dataanalysen fandt, at planeternes foreløbige størrelser var omtrent på størrelse med Jorden, 1,04, 2.65 og 1.14 Jord-radii, henholdsvis, og deres omløbsperioder som 9,98, 16.05, og 37,42 dage, henholdsvis. I vores solsystem, Merkur kredser om Solen på omkring 88 dage; den er så tæt på Solen, at dens temperatur kan nå over 400 Celsius. Men fordi denne M-dværgstjerne er forholdsvis kølig i kredsløbet om sin tredje planet, selv om meget tættere på stjernen end Merkur er på Solen, placerer det i den beboelige zone - det område, inden for hvilket temperaturerne tillader overfladevand (hvis nogen) at forblive flydende, når der også er en atmosfære. Det gør denne jord-størrelse planet TOI-700d særlig interessant som en potentiel vært for liv.

TESS-detekteringerne var spændende, men usikre:Signalerne var svage, og der var en lille mulighed for, at TOI-700d-detekteringen var falsk. På grund af den potentielle betydning af at finde en planet på størrelse med jorden i nærheden i en beboelig zone, TESS-forskerne henvendte sig til IRAC-kameraet på Spitzer Space Observatory for at få bekræftet. Før den blev slukket af NASA i februar 2020, IRAC-kameraet var langt det mest følsomme nær-infrarøde kamera i rummet. TESS-holdet observerede TOI-700 med IRAC i oktober 2019 og januar 2020, opnå klare detektioner af planeterne med omkring dobbelt så meget signal-til-støj som TESS, nok til at give en 61% forbedring i planetens kredsløb og til at forbedre vores viden om dens andre karakteristika væsentligt, raffinering af radius som ovenfor og finde massen til at være 2,1 jordmasser. Resultaterne, især sammenlignet med andre planeters egenskaber, tyder på, at denne planet kan være stenet og sandsynligvis være "tidevandslåst" med den ene side af planeten altid vendt mod stjernen.

Hvis der var flydende vand på overfladen af ​​TOI-700d, astronomerne hævder, der ville også være vandførende skyer i atmosfæren, og holdet bruger klimasystemmodeller til at estimere dets mulige egenskaber og hvad mere følsomme målinger kan finde. De konkluderer, imidlertid, at afventende rummissioner, inklusive JWST, vil sandsynligvis mangle følsomheden til at detektere atmosfæriske træk med en faktor på ti eller mere. Deres detaljerede klimaundersøgelser vil ikke desto mindre hjælpe astronomer med at begrænse den slags teleskoper og instrumenter, der er nødvendige for at undersøge denne spændende nye nabo.