Астрономы обнаружили новую Суперземлю, вращающуюся вокруг звезды М-карлика (красного карлика) на расстоянии около 137 световых лет от нас. Планета называется TOI-715b, ее радиус составляет около 1,55 радиуса Земли, и она находится внутри обитаемой зоны звезды. В системе есть еще один планетарный кандидат. Она размером с Землю, и если это подтвердится, это будет наименьшая обитаемая зона планеты, обнаруженная TESS до сих пор.
TOI-715 — средний красный карлик. Это примерно четверть массы и примерно четверть радиуса нашего Солнца. TOI-715b находится близко к звезде, и его узкая орбита занимает всего 19 дней, чтобы совершить один оборот вокруг карликовой звезды. Поскольку красные карлики намного тусклее Солнца, это помещает Супер-Землю в консервативную обитаемую зону звезды.
Новое исследование, опубликованное в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, представляет это открытие. Она называется «Планета с обитаемой зоной радиуса Земли 1,55, на которой находится TOI-715, звезда M4 вблизи южного полюса эклиптики». Ведущий автор — Джорджина Дрансфилд из Школы физики и астрономии Бирмингемского университета.
Обитаемая зона — довольно грубый способ определить планеты, на которых может быть жидкая вода. Ее границы неясны и даже противоречивы, поскольку спектральный класс звезды, альбедо планеты, масса и даже облачность ее атмосферы могут определить, есть ли на планете жидкая вода.
Идея консервативной обитаемой зоны (КЗЗ) более полезна. Это взято из статьи Коппарапу и др., опубликованной в 2014 году. Это область вокруг звезды, где каменистая планета получает от 0,42 до 0,842 больше солнечной инсоляции, чем Земля. Любая каменистая планета, получающая такое количество энергии, находится в ЧЗ, независимо от расстояния.
Обнаружение Супер-Земли в CHZ звезды всегда интересно. Это подпитывает наше чувство удивления по поводу других планет и возможности того, что на некоторых из них может быть другая жизнь. По этой причине они более интригуют, чем, например, такие планеты, как Горячий Юпитер, на которых нет никакой возможности содержать жидкую воду или жизнь. Даже самые выносливые экстремофилы не смогут выжить в суровых условиях Горячего Юпитера.
Но это открытие также интересно по нескольким другим причинам.
«Наконец-то наступила эра JWST, а вместе с ней и эпоха детальных характеристик экзопланетной атмосферы».
Из «Планеты с обитаемой зоной радиуса Земли 1,55, на которой находится TOI-715, звезда M4 вблизи южного полюса эклиптики».
Теперь, когда мы открыли тысячи экзопланет, астрономы наблюдают тенденции в численности населения. Одна из вещей, которую они заметили, — это разрыв в численности населения маленькой планеты между 1,5 и 2 радиусами Земли. Это известно как разрыв малого радиуса планеты или разрыв радиуса субНептуна (также называемый разрывом Фултона и долиной фотоиспарения). При радиусе 1,55 земного радиуса TOI-715b находится внутри разрыва.
Крайне маловероятно, что в этом радиусе зазора не образуются планеты. Планеты должны изначально быть крупнее и терять массу, чтобы оказаться в промежутке. Итак, Фултонский разрыв говорит нам кое-что о том, как некоторые планеты теряют массу. Астрономы полагают, что планеты в промежутке изначально больше, но их звезды теряют часть своей массы в результате фотоиспарения, уменьшая их. Вот почему ее иногда называют долиной фотоиспарения. Вокруг долины и фотоиспарения существует большая неопределенность, и астрономы хотят изучить планеты в долине, чтобы посмотреть, что они смогут узнать.
«Важность радиусной долины заключается в ее способности рассказать нам о формировании планет и эволюции после формирования, и, следовательно, планеты внутри этого разрыва имеют решающее значение для дальнейшего понимания факторов, которые формируют его», — объясняют авторы.
Существует некоторая неопределенность, существует ли этот разрыв в радиусе вокруг М-карликов или нет. Возможно, что М-карлики имеют разрыв в плотности, а не в радиусе. «Однако недавнее исследование Люка и Палле (2022) показывает, что М-карликовые планеты могут иметь разрыв в плотности, а не в радиусе, разделяющий две популяции малых планет (скалистый и водный миры)», — пишут авторы.
Будь то разрыв в радиусе или в плотности, TOI-715b должен рассказать нам что-то об экзопланетах, фотоиспарении и природе распределения экзопланет вокруг красных карликов. Но чтобы узнать, о чем оно нам говорит, необходимы дальнейшие детальные наблюдения. Это вторая причина, почему эта Супер-Земля так интригует.
С тех пор, как мы начали находить экзопланеты, ученые с нетерпением ждали того дня, когда космический телескоп Джеймса Уэбба заработает. «Наконец-то наступила эра JWST, а вместе с ней и эпоха детальных характеристик экзопланетной атмосферы», — пишут авторы в своей статье. JWST имеет возможность наблюдать спектры атмосфер экзопланет и определять их составляющие. Но несмотря на то, что JWST чрезвычайно мощный, некоторые объекты предоставляют лучшие возможности для трансмиссионной спектроскопии, чем другие.
TOI-715b является главной целью, поскольку находится близко к своей звезде. Поскольку TOI-715 — небольшой красный карлик, а планета обращается вокруг него каждые 19 дней, транзиты экзопланеты перед своей звездой более глубокие и частые. Это означает, что JWST не нужно много времени для наблюдения за атмосферой планеты, что позволяет эффективно использовать время космического телескопа. «В контексте характеристики атмосферы с помощью трансмиссионной спектроскопии яркие ближайшие M-карлики являются идеальными планетарными хозяевами, поскольку небольшие планеты с умеренным климатом будут часто проходить транзитом, что позволяет обнаруживать атмосферные особенности с высоким соотношением сигнал/шум при меньшем количестве часов работы телескопа», — объясняют авторы. .
Может ли эта Супер-Земля быть обитаемой? Не имея спектроскопии JWST, мы вынуждены строить предположения. Он находится в консервативной обитаемой зоне, но это не продвинет нас далеко. Тем не менее, есть некоторые обнадеживающие признаки.
TOI-715 немного старше нашего Солнца, ему около 6,6 миллиардов лет. По мнению авторов, звезда демонстрирует «низкую степень магнитной активности». Вероятно, поэтому звезда демонстрирует отсутствие бликов на кривых блеска TESS по сравнению с более молодыми М-карликами. Известно, что красные карлики демонстрируют чрезвычайно мощные вспышки, которые могут стерилизовать планеты. Они также могут удалить атмосферу, которая может быть ответственна за долину фотоиспарения экзопланеты.
Другая планета может вращаться вокруг TOI-715. В настоящее время это всего лишь кандидат под названием TIC 271971130.02, но если он подтвердится, это будет самая маленькая планета с обитаемой зоной, которую когда-либо обнаруживал TESS. Но для подтверждения этого необходимы последующие наблюдения.
Система TOI-715 является привлекательной целью для дальнейшего изучения. TOI-715b ждет своей очереди, но в конечном итоге JWST исследует его атмосферу. Если эти результаты подтвердят возможность обитаемости, волнение астрономов будет только расти. В то же время мы можем узнать больше о радиусе или разрыве в плотности, что является препятствием на пути к более глубокому пониманию экзопланет.
Добавьте к этому тот факт, что на звезде может находиться еще одна планета обитаемой зоны, самая маленькая из обнаруженных TESS, и система TOI-715 станет еще более важной.
