Under de senaste åren har det inte funnits någon brist på upptäckter av extra solplaneter som kretsar runt röda dvärgstjärnor. Enbart 2016 och 2017 tillkännagav astronomer upptäckten av en markbunden (dvs stenig) planet runt Proxima Centauri (Proxima b), ett system med sju planeter som kretsar kring TRAPPIST-1 och superjordar som kretsar kring de närliggande stjärnorna i LHS 1140 (LHS 1140b ) och GJ 625 (GJ 625b).
I vad som kunde vara den senaste upptäckten tillkännagav fysiker vid University of Texas Arlington (UTA) nyligen en möjlig upptäckt av en jordliknande planet som går i bana om Gliese 832, en röd dvärgstjärna bara 16 ljusår bort. Tidigare upptäckte astronomer två exoplaneter som kretsade kring Gliese 832. Men efter att ha genomfört en serie beräkningar indikerade UTA-teamet att en ytterligare jordliknande planet kunde kretsa runt stjärnan.
Studien som beskriver deras resultat, med titeln "Dynamics of a Probable Earth-mass Planet in the GJ 832 System", dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal.Ledd av Dr. Suman Satyal - en fysikforskare, föreläsare och laboratoriechef vid UTA - försökte teamet undersöka stabiliteten hos planetbanor runt Gliese 832 med hjälp av en numerisk och detaljerad fas-rymdanalys.
Som antydits hade två andra exoplaneter upptäckts runt Gliese 832 tidigare, inklusive en Jupiter-liknande gasjätte (Gliese 832b) 2008, och superjorden (Gliese 832c) 2014. På många sätt kunde dessa planeter inte vara mer annorlunda. Förutom deras skillnad i massa varierar de mycket i termer av deras banor - med Gliese 832b som kretsar på ett avstånd av cirka 0,16 AU och Gliese 832c kretsar på ett avstånd från 3 till 3,8 AU.
På grund av detta försökte UTA-teamet att avgöra om det kanske fanns en tredje planet med en stabil bana mellan de två. För detta ändamål genomförde de numeriska simuleringar för ett system med tre och fyra kroppar med planeter med elliptiska banor runt stjärnan. Dessa simuleringar tog hänsyn till ett stort antal initiala förhållanden, som möjliggjorde för alla möjliga tillstånd (alias fas-rymdsimulering) av planetens banor att representeras.
De inkluderade sedan radialhastighetsmätningarna av Gliese 832 och redogjorde för dem baserat på förekomsten av planeter med 1 till 15 jordmassor. Metoden Radial Velocity (RV) bestämmer att det finns planeter runt en stjärna baserat på variationer i stjärns hastighet. Med andra ord, det faktum att en stjärna rör sig fram och tillbaka indikerar att den påverkas av närvaron av ett planetsystem.
Att simulera stjärnans RV-signal med hjälp av ett hypotetiskt planetsystem gjorde det också möjligt för UTA-teamet att begränsa de genomsnittliga avstånden på vilka dessa planeter skulle kretsa runt stjärnan (aka deras halv-stora axlar) och deras övre massgränser. I slutändan gav deras resultat starka indikationer på förekomsten av en tredje planet. Som Dr. Satyal förklarade i ett UTA-pressmeddelande:
”Vi använde också de integrerade data från tidsutvecklingen av omloppsparametrar för att generera de syntetiska radiella hastighetskurvorna för de kända och jordliknande planeterna i systemet. Vi fick flera radiella hastighetskurvor för varierande massor och avstånd som indikerar en möjlig ny mellanplanet. ”
Baserat på deras beräkningar skulle denna möjliga planet i Gliese 832-systemet vara mellan 1 och 15 jordmassor och skulle kretsa runt stjärnan på ett avstånd från 0,25 till 2,0 AU. De bestämde också att det troligen skulle ha en stabil bana i cirka 1 miljard år. Satyal indikerade, alla tecken som kommer från Gliese 832-systemet pekar mot att det finns en tredje planet.
"Existensen av denna möjliga planet stöds av systemets långsiktiga banstabilitet, omloppsdynamiken och den syntetiska radiella hastighetssignalanalysen," sade han. "Samtidigt krävs fortfarande ett betydande stort antal observationer av radiell hastighet, transiteringsmetodstudier såväl som direktavbildning för att bekräfta förekomsten av nya planeter i Gliese 832-systemet."
Alexander Weiss, UTA: s fysikordförande, lovordade också prestationen och sa:
”Detta är ett viktigt genombrott som visar att det finns en potentiell ny planet som kretsar runt en stjärna nära vår egen. Det faktum att Dr. Satyal kunde visa att planeten kunde upprätthålla en stabil bana i den röda dvärgs bebyggda zon i mer än 1 miljard år är oerhört imponerande och visar kapacitet i världsklass för vår avdelnings astrofysikgrupp. ”
En annan intressant tidbit är att denna planets omloppsbana skulle placera den bortom eller bara inom Gliese 832s bebodliga zon. Medan Super-Earth Gliese 832c har en excentrisk bana som placerar den i den inre kanten av denna zon, skulle denna tredje planet kjolas på sin yttre kant närmast. I den meningen kan Gliese 832s två Super-Earths mycket väl vara Venus-liknande och Mars-liknande.
När vi tittar framåt kommer Dr. Satyal och hans kollegor naturligtvis att se för att bekräfta existensen av denna planet, och andra institutioner kommer säkert att genomföra liknande studier. Detta stjärnsystem är ännu ett som säkert kommer att bli föremål för uppföljningsstudier under de kommande åren, troligen från nästa generations rymdteleskop som James Webb rymdteleskop.
