Охотник за планетами нашел экзопланету в зоне обитаемости

Космический телескоп TESS обнаружил свою первую планету размером с Землю в зоне обитания ее звезды (зона златовласки), в диапазоне расстояний, где условия могут быть как раз подходящими, чтобы допустить присутствие жидкой воды на поверхности.

Ученые подтвердили обнаружение экзопланеты, названной TOI 700 d, с использованием космического телескопа Спитцер и смоделировали потенциальную окружающую среду планеты, чтобы помочь будущим наблюдениям.

TOI 700 d — это одна из немногих планет размером с Землю, обнаруженных до сих пор в обитаемой зоне звезды. Другие включают в себя несколько планет в системе TRAPPIST-1 и другие миры, обнаруженные космическим телескопом НАСА Кеплер.

Обнаружение TOI 700 d является ключевым научным открытием для TESS.

TOI 700 — это маленькая прохладная звезда красный карлик, расположенная на расстоянии чуть более 100 световых лет в южном созвездии Золотая Рыба. Ее масса равна примерно 40% массы от массы Солнца. Звезда появляется в 11 из 13 секторов TESS, наблюдавшихся в течение первого года миссии, и ученые поймали несколько транзитов ее трех планет.

Изначально звезда была ошибочно классифицирована в базе данных TESS как более похожая на наше Солнце, что означало, что планеты казались больше и горячее, чем они есть на самом деле. Несколько исследователей выявили эту ошибку.

«Когда мы скорректировали параметры звезды, размеры ее планет упали, и мы поняли, что самая внешняя из них была размером с Землю и в обитаемой зоне», — говорят ученые.

«Кроме того, за 11 месяцев мы не увидели вспышек от звезды, что повышает вероятность того, что TOI 700 d пригодна для жизни, и облегчает моделирование ее атмосферных и поверхностных условий».

Самая внутренняя планета системы, называемая TOI 700b размером практически с Землю, она вероятно, скалистая и совершает один оборот вокруг звезды каждые 10 дней.

Средняя планета, TOI 700 с, в 2,6 раза больше Земли — находится между размерами Земли и Нептуна — вращается каждые 16 дней и, вероятно, является миром, в котором доминирует газ.

TOI 700 d, самая известная планета в системе и единственная в обитаемой зоне, имеет размеры на 20% больше Земли, она вращается каждые 37 дней вокруг звезды и получает от нее 86% энергии, которую Земля получает от Солнца.

Считается, что все планеты повернуты к своей звезде одним полушарием, что означает, что одна сторона планет постоянно освещена, а другая находится в постоянной темноте.

Данные телескопа Spitzer повысили уверенность ученых в том, что TOI 700 d — реальная планета, и увеличили измерения периода обращения на 56% и размера на 38%. Они также исключили другие возможные астрофизические причины транзитного сигнала, такие как присутствие в системе меньшей, более тусклой звезды-компаньона.

Поскольку TOI 700 достаточно яркая, находится недалеко и не имеет никаких признаков звездных вспышек, система является главным кандидатом для точных измерений массы современными наземными обсерваториями. Эти измерения могут подтвердить оценки ученых о том, что внутренняя и внешняя планеты являются каменистыми, а средняя планета состоит из газа.

Будущие миссии могут быть в состоянии определить, есть ли на планетах атмосферы, и если да, то даже определить их состав.

Хотя точные условия на TOI 700d неизвестны, ученые могут использовать текущую информацию, такую ​​как размер планеты и тип звезды, вокруг которой она вращается, для генерации компьютерных моделей и прогнозирования. Исследователи из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, смоделировали 20 потенциальных сред TOI 700 d, чтобы определить, приведет ли какая-либо версия к поверхностным температурам и давлениям, пригодным для обитаемости.

Их трехмерные климатические модели исследовали различные типы поверхности и составы атмосферы, обычно связанные с тем, что ученые считают потенциально обитаемым миром. Так как TOI 700 d находится на «привязи» по отношению к своей звезде, облачные образования на планете и модели ветра могут сильно отличаться от земных.

Один из вариантов включает в себя покрытую океаном TOI 700d с плотной атмосферой, в которой преобладает углекислый газ. Модель атмосферы содержит глубокий слой облаков на стороне, обращенной к звезде.

Другая модель изображает TOI 700 d в виде безоблачной версии современной Земли, где ветры дуют с ночной стороны планеты и сходятся в точке, обращенной непосредственно к звезде.

Когда звездный свет проходит через атмосферу планеты, он взаимодействует с молекулами, такими как углекислый газ и азот, чтобы производить различные сигналы, называемые спектральными линиями. Команда ученых создала смоделированные спектры для 20 возможных версий TOI 700 d.

«Когда-нибудь, когда у нас будут реальные спектры от TOI 700 d, мы сможем сопоставить их с нашими моделями», — говорят исследователи. «Это захватывающе, потому что независимо от того, что мы узнаем о планете, она будет выглядеть совершенно иначе, чем наша Земля».