Potencjalnie nadająca się do zamieszkania „super-Ziemia” dostrzeżona 137 lat świetlnych od nas

Ilustracja przedstawiająca egzoplanetę "super-Ziemia" TOI-715b orbitującą w strefie zamieszkiwalnej wokół gwiazdy czerwonego karła. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech

Egzoplaneta typu super-Ziemia, znana jako TOI-715b, krąży wokół czerwonego karła, który jest chłodniejszy i mniejszy od naszego Słońca. Astronomowie odkryli planetę przy pomocy należącej do NASA misji TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Badanie szczegółowo opisujące odkrycie zostało opublikowane w styczniu w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Naukowcy ustalili, że planeta, której szerokość szacuje się na półtora raza większą od naszej planety, potrzebuje nieco ponad 19 ziemskich dni na wykonanie jednej orbity wokół swojej gwiazdy. Planeta znajduje się wystarczająco blisko swojej gwiazdy, aby istnieć w strefie zamieszkiwalnej, czyli w odległości od gwiazdy, która zapewnia planecie odpowiednią temperaturę do istnienia wody w stanie ciekłym na jej powierzchni.

Strefa zamieszkiwalna jest zwykle obliczana na podstawie takich czynników, jak rozmiar, temperatura i masa gwiazdy, a także współczynnik odbicia powierzchni planety. Czynniki te mogą być jednak obarczone dużym marginesem błędu, co stawia pod znakiem zapytania to, czy planeta rzeczywiście znajduje się w strefie zamieszkiwalnej, powiedziała główna autorka badania dr Georgina Dransfield, badaczka podoktorancka z University of Birmingham's School of Physics and Astronomy w Wielkiej Brytanii.

Astronomowie uważają, że TOI-715b istnieje w wąskim i bardziej optymalnym regionie wokół gwiazdy, znanym jako konserwatywna strefa zamieszkiwalna, która jest mniej podatna na wpływ marginesu błędu.

„To odkrycie jest ekscytujące, ponieważ jest to pierwsza super-Ziemia z TESS znaleziona w konserwatywnej strefie zamieszkiwalnej” – powiedziała Dransfield. „Ponadto, ponieważ jest stosunkowo blisko, system nadaje się do dalszych badań atmosfery”.

TESS, łowca planet

Od czasu uruchomienia w 2018 roku, TESS pomógł astronomom dostrzec planety wokół stosunkowo pobliskich gwiazd, nadające się do dalszych obserwacji za pomocą obserwatoriów naziemnych i kosmicznych.

„Pozwala nam to uzyskać znacznie wyraźniejszy obraz różnorodności układów egzoplanetarnych krążących wokół szerokiego zakresu typów gwiazd”, powiedziała Dransfield.

Teleskopy mogą wychwycić spadki w świetle gwiazdy, nazywane tranzytami, które wskazują, że planeta przechodzi przed swoją gwiazdą. TOI-715b znajduje się blisko swojej gwiazdy i ma szybką orbitę, co oznacza, że planeta często przechodzi przed swoją gwiazdą. W rezultacie egzoplaneta jest optymalnym kandydatem do przyszłych obserwacji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Teleskop Webba widzi wszechświat w świetle podczerwonym, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka, i może zaglądać do atmosfer planet.

Gdy planeta przechodzi przez gwiazdę, światło gwiazdy filtruje przez nią, umożliwiając Webbowi poszukiwanie dowodów na istnienie atmosfery, a nawet określenie składu atmosferycznego planety. A zrozumienie, czy planety mają atmosferę, może ujawnić więcej na temat ich zdolności do potencjalnego zamieszkania przez życie.

„Naprawdę chcemy poznać masę planety z dużą precyzją, aby zrozumieć, czy jest to prawdziwa super-Ziemia, czy członek nowej kategorii światów oceanicznych” - powiedziała Dransfield, odnosząc się do księżyców z globalnymi oceanami, takimi jak Europa Jowisza lub Enceladus Saturna. „To pozwoli nam naprawdę ukształtować nasze dalsze badania i dowiedzieć się więcej o demografii egzoplanet jako całości”.

„Aby potwierdzić istnienie prawdopodobnie drugiej planety wielkości Ziemi, naukowcy potrzebują więcej udanych obserwacji tranzytów planety w różnych długościach fal świetlnych”, powiedziała Dransfield.

Jeśli planeta wielkości Ziemi zostanie potwierdzona, stanie się ona najmniejszą planetą, jaką TESS znalazł w strefie nadającej się do zamieszkania.

Poszukiwanie planet podobnych do Ziemi

Czerwone karły są najczęstszymi gwiazdami w naszej galaktyce, a wiele z nich okazało się być gospodarzami małych, skalistych światów, takich jak niedawno odkryty system TRAPPIST z siedmioma planetami, znajdujący się 40 lat świetlnych od nas. Planety, które krążą bliżej tych mniejszych, chłodniejszych gwiazd, mogą otrzymywać wystarczającą ilość ciepła, aby potencjalnie nadawać się do zamieszkania.

Kluczowym pytaniem jest jednak to, czy planety te znajdują się na tyle blisko, że mogą być narażone na rozbłyski gwiazdowe i promieniowanie, które mogłyby zniszczyć ich atmosfery, odparować wodę i ograniczyć ich zdolność do życia.

„Gwiazda TOI-715b wykazała tylko kilka rozbłysków w ciągu ostatnich dwóch lat i nie jest uważana za aktywną, co czyni ją starą gwiazdą”, powiedziała Dransfield.

Astronomowie mają nadzieję, że w przyszłości będą w stanie poszukiwać planet wokół gwiazd bardziej podobnych do naszego Słońca, co będzie wymagało zdolności do blokowania intensywnego światła gwiazdy w celu znalezienia słabych planet wielkości Ziemi.

Nadchodzące misje, takie jak PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), będą wyposażone w 26 kamer do badania planet podobnych do Ziemi na orbitach stref zamieszkiwalnych wokół gwiazd podobnych do Słońca. Misja ma wystartować w 2026 roku.

„Jak dotąd żaden teleskop nie był do tego zdolny, ale powinno to być możliwe w ciągu następnej dekady” - powiedziała Dransfield, odnosząc się do PLATO. „Będzie to jedno z najbardziej oczekiwanych odkryć, ponieważ zacznie pokazywać nam, jak powszechne są planety naprawdę podobne do Ziemi”.