Наблюдения TESS за TOI-904. Фото: The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ad037d
Астрономы обнаружили пару экзопланет, вращающихся вокруг карликовой звезды M, одна из которых является самой холодной карликовой планетой M, обнаруженной спутниковой обсерваторией TESS, что делает ее доступной для последующих исследований ее атмосферы. Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Планеты вращаются вокруг звезды TOI 904, которая находится на расстоянии 150 световых лет от Земли, и обе являются субнептунами, с радиусами более чем в два раза больше, чем у Земли, но меньше, чем у Нептуна. Внешняя планета TOI 904c, обнаруженная с помощью спутника для исследования транзитной экзопланеты (TESS), совершает оборот вокруг своей звезды за 84 дня и имеет расчетную равновесную температуру 217 К (-56°C). Это самая холодная карликовая планета класса М, обнаруженная TESS. дата.
Ее спутник TOI 904b обращается вокруг звезды каждые 11 дней. Родительская звезда достаточно ярка в инфракрасном диапазоне, чтобы в будущем можно было определить массы экзопланет и характеристики их атмосфер, но достаточно холодная и тусклая, чтобы яркость звезды не подавляла наблюдательные телескопы.
TESS — спутник, предназначенный для изучения экзопланет вокруг ярчайших карликовых звезд. Его первоначальная двухлетняя миссия завершилась в июле 2020 года, но она дважды продлевалась и все еще собирает данные о яркости тысяч звезд. Пока экзопланеты вращаются вокруг звезды, астрономы ищут небольшие периодические снижения ее интенсивности по мере того, как планеты проходят или проходят транзитом между TESS и звездой.
Данные, собранные TESS, находятся под очень активным исследованием и показывают, что около 75% обнаруженных звезд были карликами M, меньшими и более тусклыми, чем Солнце, и на сегодняшний день обнаружено более 7000 экзопланет-кандидатов, из которых более 400 сейчас подтверждены.
Предыдущая миссия НАСА «Кеплер», которая длилась четыре года и завершилась в 2013 году, обнаружила три экзопланеты с сопоставимыми орбитальными периодами, но вращающимися вокруг более тусклых родительских звезд. Поскольку атмосфера экзопланеты изучается путем наблюдения за изменениями в спектре родительской звезды, когда ее свет проходит через тонкую внешнюю оболочку экзопланеты, более яркая звезда, такая как TOI 904, дает лучшую наземную возможность идентифицировать изменения, характеризующие атмосферу. химический состав, такой как водяной пар, кислород, озон и углекислый газ.
В этом исследовании экзопланеты имеют одинаковый размер (2,5 и 2,3 радиуса Земли соответственно) и вращаются вокруг своей звезды на расстояниях 0,06 и 0,31 а.е. (астрономические единицы, среднее расстояние от Солнца до Земли) с относительно большим расстоянием между ними. между ними.
Кеплер обнаружил всего около 30 планет на расстояниях более 0,15 а.е., что соответствует периодам более 25 дней. Таким образом, текущее исследование откроет окно в неизведанную область таких экзопланет и поставит цели для будущих исследований.
В отличие от трех более ранних экзопланет, открытых Кеплером, эта звезда достаточно яркая, чтобы предоставить уникальную возможность (пока) определить также массы планет, определяя их среднюю плотность. Такие знания начали бы ограничивать состав обеих планет в этой системе; схожая плотность предполагает, что у них схожая история формирования, или же они развивались разными способами, вращаясь вокруг одной и той же звезды.
Группа искала различия во времени прохождения планет b и c, которые могли бы указывать на наличие нетранзитных экзопланет вокруг одной и той же звезды, но не нашла никаких свидетельств наличия дополнительных планет в системе.
Экзопланеты вокруг звезд-карликов M представляют особый интерес из-за длительного времени жизни таких звездных объектов, особенно тех, которые находятся в обитаемой зоне звезды. Звезды-карлики типа M, также называемые красными карликами, являются самыми холодными из различных типов звезд-карликов и, пожалуй, самым распространенным типом звезд в окрестностях Солнца и, вероятно, в галактике Млечный Путь, где они составляют до 75% всех звезд. . Ближайшая к Земле звезда, Проксима Центавра, является карликом класса M.
Эти звезды имеют радиусы менее половины солнечного, а температуру поверхности от 2700 до 4000 К (по сравнению с 5700 К на Солнце). Это означает, что их обитаемые зоны, где жидкая поверхностная вода может позволить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, расположены близко к звезде, обычно на расстоянии около 0,2 а.е. (астрономические единицы, при которых расстояние Земля-Солнце составляет 1 а.е.).
Ни одна из экзопланет, вращающихся вокруг TOI 904, не находится в обитаемой зоне звезды: «b» находится слишком близко (поэтому вся вода испарилась бы), а «c» находится слишком далеко, поэтому любая вода и другие соединения там, если они существуют, был бы заморожен.
«Различия и сходства в составе этих двух планет могут дать нам представление о том, когда и где они сформировались вокруг своей родительской звезды», — сказала Мэллори Харрис, доктор философии. кандидат Университета Нью-Мексико, ведущий автор исследования. «Это могло бы рассказать нам больше о том, как планеты формируются вокруг звезд-карликов M в целом».
