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

Ilustracja przedstawia TOI-715b, egzoplanetę typu „super-Ziemia”, krążącą w strefie zamieszkiwalnej wokół 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 dzięki misji należącego do NASA teleskopu TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) (Satelita do badania tranzytu egzoplanet). Opracowanie naukowe zawierające szczegółowy opis odkrycia zostało opublikowane w styczniu w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Naukowcy ustalili, że planeta, której szerokość szacuje się na półtora razy większą od Ziemi, potrzebuje nieco ponad 19 ziemskich dni na wykonanie jednej pełnej orbity wokół swojej gwiazdy. Planeta znajduje się na tyle blisko swojej gwiazdy, że może znajdować się w strefie zamieszkiwalnej, czyli w takiej odległości od gwiazdy, która zapewnia planecie odpowiednią temperaturę do istnienia na jej powierzchni wody w stanie ciekłym. Przy wyznaczaniu strefy zamieszkiwalnej, bierze się pod uwagę czynniki takie, jak rozmiar, temperatura i masa gwiazdy a także współczynnik odbicia planety. Jak jednak twierdzi główna autorka badania, dr Georgina Dransfield, badaczka podyplomowa w School of Physics and Astronomy (Szkole Fizyki i Astronomii) Uniwersytetu w Birmingham, przy takich obliczeniach wyniki może cechować duży margines błędu, co stawia pod znakiem zapytania, czy planeta rzeczywiście znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania.

Astronomowie uważają, że TOI-715b znajduje się w niewielkim, bardziej optymalnym obszarze wokół gwiazdy, zwanym konserwatywną strefą zamieszkiwalną, przy której wyznaczaniu margines błędu jest dużo mniejszy. „To odkrycie jest ekscytujące, ponieważ jest to pierwsza super-Ziemia odkryta przez TESS w konserwatywnej strefie zamieszkiwalnej”, wyznała Dransfield. „Dodatkowo, ponieważ planeta znajduje się stosunkowo blisko, satelita może być użyty do dalszych badań atmosfery.”

TESS, Łowca planet

Od czasu wystrzelenia w 2018 r., TESS pomaga astronomom wykrywać planety wokół gwiazd położonych w stosunkowo bliskiej odległości od Ziemi i nadających się do dalszych obserwacji za pomocą obserwatoriów naziemnych oraz kosmicznych. „Dzięki temu możemy uzyskać lepszy obraz różnorodności układów egzoplanetarnych krążących wokół szerokiego zakresu typów gwiazd”, powiedziała Dransfield.

Za pomocą teleskopów można rejestrować tranzyt, czyli osłabienie jasności gwiazdy, w momencie, w którym zostaje ona przesłonięta przez planetę. TOI-715b znajduje się blisko swojej gwiazdy i ma krótki okres orbitalny, co oznacza, że często może być obserwowane przejście planety na tle jej gwiazdy, czyli tranzyt. W związku z tym, egzoplaneta jest najlepszym kandydatem do przyszłych obserwacji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Teleskop Webba wykorzystuje do skanowania nieba kamery w podczerwieni (która jest niewidoczna dla ludzkiego oka) i może badać atmosfery planet. Podczas tranzytu, światło gwiazdy przenika przez planetę, co umożliwia teleskopowi Webba poszukiwanie dowodów na istnienie atmosfery a nawet określenie jej składu. Zdobycie wiedzy nt. tego, czy dana planeta ma atmosferę, może ujawnić więcej informacji, co do potencjalnych możliwości jej zamieszkania.

„Zależy nam, aby z wysoką precyzją określić masę planety, w celu dowiedzenia się, czy to rzeczywiście super-Ziemia, czy członek nowej klasy oceanicznych światów”, oświadczyła Dransfield, odnosząc się do księżyców pokrytych globalnymi oceanami, takimi jak Europa Jowisza czy Enceladus Saturna. „Pozwoli nam to naprawdę ukierunkować nasze dalsze badania i dowiedzieć się więcej o demografii egzoplanet.”

Doktor podkreśliła, że aby potwierdzić istnienie drugiej planety, o wielkości bardzo zbliżonej do Ziemi, badacze potrzebują więcej udanych obserwacji tranzytów planet w różnych długościach świetlnych. Jeśli istnienie planety wielkości Ziemi zostanie potwierdzone, stanie się ona najmniejszą jak dotąd planetą, którą TESS odkrył w strefie zamieszkiwalnej.

Poszukiwanie planet ziemiopodobnych

Czerwone karły są gwiazdami najczęściej występującymi w naszej galaktyce i jak stwierdzono wiele z nich posiada małe, skaliste planety, jak na przykład odkryty niedawno układ TRAPPIST z siedmioma skalistymi planetami, znajdujący się w odległości 40 lat świetlnych od Ziemi. Bardzo możliwym jest, że planety, które krążą bliżej tych mniejszych, chłodniejszych gwiazd otrzymują wystarczającą ilość ciepła, aby potencjalnie nadawać się do zamieszkania. Kluczowym pytaniem jest jednak, czy nie znajdują się one aż tak blisko, że mogą być narażone na rozbłyski gwiazdowe i związane z nimi promieniowanie, prowadzące do zniszczenia atmosfery, wyparowania wody i ograniczenia możliwości ich zamieszkania. Dransfield zrelacjonowała, że gwiazda egzoplanety TOI-715b w ciągu ostatnich dwóch lat wyemitowała tylko kilka rozbłysków a to czyni ją starą gwiazdą, uważaną za nieaktywną.

Astronomowie mają nadzieję, że w przyszłości będą mogli szukać planet wokół gwiazd bardziej podobnych do naszego Słońca. Będzie to wymagało zdolności do blokowania intensywnego światła gwiazd w celu znalezienia słabych planet wielkości Ziemi.

Nowy teleskop, w ramach nadchodzącej misji PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) (Tranzyty planet i oscylacje gwiazdowe) Europejskiej Agencji Kosmicznej, będzie wyposażone w 26 kamer do badania planet ziemiopodobnych, znajdujących się w strefach zamieszkiwalnych i krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca. Ma on zostać wystrzelony w 2026 r. „Jak dotąd żaden teleskop nie był w stanie tego zrobić, ale powinno to się zmienić w ciągu najbliższej dekady”, powiedziała Dransfield, odnosząc się do PLATO. „Będzie to jedno z najbardziej oczekiwanych odkryć, ponieważ ukaże nam, jak powszechne są planety naprawdę podobne do Ziemi.”