Området för exoplanetforskning fortsätter att växa med snabba språng. Tack vare uppdrag som Kepler rymdteleskop, över fyra tusen
Till exempel kunde en grupp astronomer föreställa sig ytan på en planet som kretsade runt en röd dvärgstjärna för första gången. Med hjälp av data från NASA Spitzer rymdteleskop, teamet kunde ge ett sällsynt glimt på förhållandena på planetens yta. Och även om dessa förhållanden var ganska ogästvänliga - besläktade med något som Hades, men med mindre luft att andas - representerar detta ett stort genombrott i studien av exoplaneter.
Som de indikerade i sin studie, som nyligen dök upp i tidskriften Natur, planeten de observerade (LHS 3844b) är en markbunden (alias stenig) kropp som kretsar runt en sval M-typ (röd dvärg) -stjärna som ligger 48,6 ljusår från jorden. Denna planet upptäcktes ursprungligen av Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) 2018, är 1,3 gånger jordens radie och kretsar runt sin stjärna med en period på 11 dagar.
Trots sitt namn upptäckte TESS planeten med hjälp av Transitmetoden, där periodiska dopp i stjärnans ljusstyrka är indikationer på att en planet passerar framför den (aka. Transiterande) relativt observatören. Under uppföljningsobservationer med data från Spitzer'S Infrared Array Camera (IRAC) kunde teamet upptäcka ljus för ytan på LHS 3844b.
Vanligtvis är detta ett svårt perspektiv eftersom ljus som reflekteras från planetens yta drunknas av det mycket ljusare ljuset som kommer från stjärnan. Men eftersom planeten kretsar så
Denna observation var första gången Spitzer data kunde ge information om atmosfären på en markplanet runt en dvärg av M-typ. Detta är särskilt uppmuntrande eftersom dvärgar av M-typ är den vanligaste stjärntypen i universumet och står för 75% av stjärnorna i Vintergatan ensam. De är också de mest långlivade och kan förbli i sin huvudsekvens i upp till 10 biljoner år.
Tyvärr var resultaten mindre än uppmuntrande när det gäller sökandet efter ”potentiellt bebodda” planeter. Baserat på planetens omloppsbana och de data som erhållits av Spitzerplaneten har liten eller ingen atmosfär och kommer sannolikt att täckas in
Detta sluts genom att använda LHS 3844b: s ytalbedo (dvs dess reflektionsförmåga), vilket var ganska mörkt. Renyu Hu, en exoplanetforskare vid NASAs Jet Propulsion Laboratory och en medförfattare till studien, drog slutsatsen med sina kollegor att detta troligen var resultatet av att ytan täcktes med basalt, en slags vulkanisk sten.
”Vi vet att mårens sto
En annan mindre än uppmuntrande upptäckt var den försumbar värmeöverföringen som sker mellan planetens dagslängd och nattkanten. Teamet fick veta detta genom att mäta temperaturskillnaden mellan planets två sidor. I detta avseende är LHS 3844b återigen jämförbar med kvicksilver och månen - två kroppar som har praktiskt taget ingen atmosfär och upplevde enorma temperaturvariationer mellan dagslängden och nattkanten.
Som Laura Kreidberg, en forskare vid Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och huvudförfattare till den nya studien - förklarade, var frånvaron av en atmosfär den mest troliga förklaringen till den extrema variationen de såg. "Temperaturkontrasten på denna planet är ungefär så stor som den kan vara," sade hon. ”Det matchar vackert med vår modell av
Fortfarande är konsekvenserna av denna studie ganska djupgående. Bortsett från att detta är första gången som astronomer har kunnat avbilda ytan på en stenig planet som kretsar runt en röd dvärgstjärna (en stor prestation i sig själv), kan den också kasta ljus på hur planetariska atmosfärer förloras över tid. Detta är av yttersta vikt när det gäller att söka efter potentiellt beboelig
Tänk på Mars, annars känd som "Earth's Twin". Medan Jorden har lyckats behålla sin atmosfär och (som ett resultat) flytande vatten på ytan, förlorade Mars sin atmosfär under miljarder år, till den grad att den hade ungefär 0,5% av jordens atmosfärstryck. Detta tillskrivs att Mars tappade sitt magnetfält kort efter att planeten bildades och kyldes.
På grund av detta genomgick Mars yta drastiska klimatförändringar där allt ytvatten förlorades. Att studera steniga exoplaneter som har tappat atmosfären - särskilt de som kretsar kring universums vanligaste stjärna - kan
”Vi har många teorier om hur planetariska atmosfärer går runt M dvärgar, men vi har inte kunnat studera dem empiriskt. Nu, med LHS 3844b, har vi en markplanet utanför vårt solsystem där vi för första gången observerar observativt att en atmosfär inte finns. ”
Jämfört med vår sol (en gul dvärgstjärna av G-typ) avger röda dvärgar av M-typ mindre totalt ljus, men höga nivåer av ultraviolett strålning. Detta kan inte bara vara skadligt för livet i höga doser, utan det kan också erodera en planetens atmosfär. Dessutom är röda dvärgar särskilt våldsamma i sin ungdom och producerar många facklor, vilket resulterar i utbrott av strålning och partiklar som kan rensa bort en planetens atmosfär.
Visst har den senaste studien inte exakt inspirerat till en rosig syn på steniga planeter som kretsar kring stjärnor av M-typ. Och eftersom det finns forskning som indikerar att röda dvärgsystem kan vara den mest troliga platsen att hitta steniga planeter som går i bana inom stjärns bebodda zon (HZ), är det inte heller bra för studien om upplevelser. Men som Kreidberg sa, dessa resultat är inte alls universella:
”Jag hoppas fortfarande att andra planeter runt M-dvärgarna kan hålla atmosfären. De markbundna planeterna i vårt solsystem är oerhört olika, och jag förväntar mig att detsamma gäller för exoplanetssystem. ”
Under tiden är astronomer entusiastiska över resultaten av denna studie på grund av vad det betyder för exoplanetstudier. Under de kommande åren lanseringen av James Webb rymdteleskop - som har betydligt mer avancerade IR-avbildningsmöjligheter - möjliggör direkt avbildningstudier av mer i vägen för steniga planeter som kretsar runt röda dvärgstjärnor.
Dessa inkluderar Proxima b, den närmaste planeten utanför vårt solsystem och TRAPPIST-1 sju-planet-system. Redan, Spizter har använt sitt IRAC-instrument för att samla in data om TRAPPIST-1-systemet, vilket avslöjade att vissa av dem troligen innehåller vattenis. Dessutom kommer flera markbaserade teleskop att komma online online under det kommande decenniet som möjliggör direkt avbildningstudier av närliggande exoplaneter.
Bara i tid också, eftersom NASA planerar att avsluta Spitzer/ IRAC: s verksamhet i februari 2020, som en kostnadsbesparande åtgärd. Mycket liknande Hubble och Kepler, Spitzer har hjälpt till att peka vägen mot framtida upptäckter!
