Czy superziemia wokół małomasywnej gwiazdy może być przystanią życia?


Odkryto superziemię o masie około czterech Ziem, która krąży w pobliżu ekosfery swojej gwiazdy. Taka planeta może być zdolna do zatrzymania wody na swojej powierzchni i będzie ważnym celem przyszłych obserwacji sprawdzających możliwość istnienia życia wokół gwiazdy o niskiej masie.

Schemat nowo odkrytego układu planetarnego Ross 508. Zielony region reprezentuje ekosferę. Orbita planety zaznaczona jest niebieską linią. Szacuje się, że przez ponad połowę swojej orbity planeta leży bliżej niż ekosfera (linia ciągła), a przez pozostałą część w jej obrębie (linia przerywana).
Źródło: Astrobiology Center.

Badania nad egzoplanetami, które w ostatnich latach poczyniły ogromny postęp od czasu odkrycia olbrzymiej planety wokół gwiazdy podobnej do Słońca, koncentrują się obecnie na czerwonych karłach, które mają mniejszą masę niż nasza dzienna gwiazda. Czerwone karły, które stanową ¾ gwiazd w naszej Galaktyce i występują w dużej liczbie w pobliżu Układu Słonecznego, są doskonałymi celami do znalezienia egzoplanet w naszym sąsiedztwie. Odkrycie tych pobliskich egzoplanet, wraz ze szczegółowymi obserwacjami ich atmosfer i warstw powierzchniowych, pozwoli nam dyskutować o obecności lub braku życia w środowiskach bardzo odmiennych od tych, które panują w Układzie Słonecznym.

Jednak czerwone karły są bardzo słabe w świetle widzialnym ze względu na ich niską temperaturę powierzchniową wynoszącą mniej niż 4000 K. Dotychczasowe poszukiwania planet za pomocą spektrometrów światła widzialnego pozwoliły odkryć tylko kilka planet wokół bardzo bliskich czerwonych karłów, takich jak Proxima Centauri b. W szczególności czerwone karły o temperaturze powierzchniowej poniżej 3000 K (czerwone karły późnego typu widmowego) nie były systematycznie poszukiwane pod kątem obecności planet.

Chociaż czerwone karły są ważnymi obiektami do badania życia we Wszechświecie, są one trudne do obserwacji, ponieważ są zbyt słabe w świetle widzialnym. Aby rozwiązać trudności związane z obserwacjami spektroskopowymi czerwonych karłów, długo oczekiwano na poszukiwanie planet z wykorzystaniem precyzyjnego spektrografu w podczerwieni, gdzie czerwone karły są stosunkowo jasne.

Centrum Astrobiologii w Japonii z powodzeniem opracowało IRD (InfraRed Doppler Instrument), pierwszy na świecie wysoce precyzyjny spektrograf podczerwony dla teleskopów klasy 8 metrów. IRD zamontowany na Teleskopie Subaru może wykryć drobne wahania w prędkości gwiazdy, mniej więcej z prędkością chodu człowieka.

W 2019 roku rozpoczął się program IRD Subaru Strategic Program (IRD-SSP) mający na celu poszukiwanie planet wokół czerwonych karłów typu późnego. Jest to pierwsze systematyczne poszukiwanie planet wokół czerwonych karłów późnego typu i jest to międzynarodowy projekt, w którym uczestniczy około 100 naukowców z całego świata. W ciągu pierwszych dwóch lat prowadzono obserwacje przesiewowe w celu znalezienia „stabilnych” czerwonych karłów o niskim szumie, gdzie można wykryć nawet małe planety. Obecnie projekt jest w fazie intensywnych obserwacji około 50 obiecujących karłów późnego typu, które zostały starannie wyselekcjonowane w drodze odsiewu.

Pierwsza egzoplaneta odkryta przez IRD-SSP znajduje się w odległości około 37 lat świetlnych  od Ziemi i krąży wokół czerwonego karła o nazwie Ross 508, który ma masę ⅕ Słońca. Jest to pierwsza egzoplaneta odkryta w wyniku systematycznych poszukiwań przy użyciu spektrometru podczerwieni. Planet ta, Ross 508 b, ma minimalną masę zaledwie czterokrotnie większą od ziemskiej. Jej średnia odległość od gwiazdy centralnej wynosi 0,05 jednostki astronomicznej i znajduje się na wewnętrznej krawędzi jej ekosfery. Co ciekawe, planeta prawdopodobnie ma eliptyczną orbitę, w którym to przypadku przekracza ekosferę z okresem orbitalnym wynoszącym około 11 dni.

Planety w strefie zdatnej do zamieszkania mogą zachować wodę na swojej powierzchni i mogą być siedliskiem życia. Ross 508 b będzie ważnym celem przyszłych obserwacji mających na celu sprawdzenie możliwości zamieszkania na planetach wokół czerwonych karłów. Ważne są również obserwacje spektroskopowe cząsteczek i atomów w atmosferze planety, podczas gdy obecne teleskopy nie mogą bezpośrednio zobrazować planety ze względu na jej bliskość do gwiazdy centralnej. W przyszłości będzie ona jednym z celów poszukiwania życia przez teleskopy klasy 30 metrów.

Do tej pory znane były tylko trzy planety krążące wokół gwiazd o tak niskiej masie, w tym Proxima Centauri b. Oczekuje się, że IRD-SSP będzie nadal odkrywać nowe planety.

Ross 508 b jest pierwszą udaną detekcją superziemi przy użyciu wyłącznie spektroskopii w bliskiej podczerwieni. Wcześniej, w wykrywaniu planet o niskiej masie, takich jak superziemia, same obserwacje w bliskiej podczerwieni nie były wystarczająco dokładne i konieczna była weryfikacja przez precyzyjne pomiary prędkości radialnej w świetle widzialnym. To badanie pokazuje, że sam IRD-SSP jest w stanie wykrywać planety i wyraźnie pokazuje przewagę IRD-SSP w zdolności do wyszukiwania z dużą precyzją nawet czerwonych karłów późnego typu, które są zbyt słabe, aby obserwować je w świetle widzialnym – mówi dr Hiroki Harakawa (NAOJ Subaru Telescope), główny autor pracy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono