Tähtitieteilijät kuvaavat punaisen kääpiöplaneetan ilmakehää ensimmäistä kertaa. Spoiler Alert, se on kauhea paikka asua
Eksoplaneettojen tutkimuksen ala jatkaa kasvuaan harppauksin. Kiitos tehtävistä, kuten Kepler-avaruusteleskooppi , ohi neljätuhatta planeetat on löydetty aurinkokuntamme ulkopuolelta, ja lisää varmistetaan koko ajan. Näiden löytöjen ja kaiken niistä oppimamme ansiosta painopiste on alkanut siirtyä löytöprosessista karakterisointiin.
Esimerkiksi ryhmä tähtitieteilijöitä pystyi ensimmäistä kertaa kuvaamaan punaista kääpiötähtä kiertävän planeetan pinnan. Käyttämällä NASA:n tietoja Spitzer-avaruusteleskooppi , tiimi pystyi tarjoamaan harvinaisen vilauksen olosuhteet planeetan pinnalla . Ja vaikka nuo olosuhteet olivat melko epäystävälliset – samankaltaiset kuin Hades, mutta vähemmän ilmaa hengitettävänä – tämä edustaa suurta läpimurtoa eksoplaneettojen tutkimuksessa.
Kuten he osoittivat opiskella , joka ilmestyi äskettäin lehdessäLuonto, heidän havaitsemansa planeetta (LHS 3844b) on maanpäällinen (alias kivinen) kappale, joka kiertää viileää M-tyypin (punainen kääpiö) tähteä, joka sijaitsee 48,6 valovuoden päässä Maasta. Tämän planeetan löysi alun perin Siirtyvä Exoplanet Survey -satelliitti (TESS) vuonna 2018, on 1,3 kertaa Maan säde ja kiertää tähtensä 11 päivän jaksolla.
Taiteilijan näkemys Maan kokoisesta eksoplaneetta LHS 3844b, joka voi olla tumman vulkaanisen kiven peitossa ja jossa on vähän tai ei ollenkaan ilmakehää. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
Nimensä mukaisesti TESS havaitsi planeetan käyttämällä Kuljetusmenetelmä , jossa säännölliset putoukset tähden valoisuudessa ovat merkkejä siitä, että planeetta kulkee sen edestä (eli ohittaa) suhteessa tarkkailijaan. Seurantahavaintojen aikana käyttämällä tietoja vuodestaSpitzer's Infrapuna-array kamera (IRAC), tiimi pystyi havaitsemaan valon LHS 3844b:n pinnalle.
Tavallisesti tämä on vaikea mahdollisuus, koska planeetan pinnalta heijastuva valo hukkuu tähdestä tulevaan paljon kirkkaampaan valoon. Koska planeetta kuitenkin kiertää niin lähellä tähteään, se on todennäköisesti 'vuorovesilukittu' - jossa toinen puoli on pysyvästi kohti tähteä. Tämän seurauksena päivän puolella lämpötila on noin 770 °C (1440 °F) ja se säteilee paljon infrapunavaloa.
Tämä havainto oli ensimmäinen kertaSpitzerdata pystyi tarjoamaan tietoa maanpäällisen planeetan ilmakehästä M-tyypin kääpiön ympärillä. Tämä on erityisen rohkaisevaa, koska M-tyypin kääpiöt ovat yleisin tähtityyppi universumissa, ja niiden osuus on 75 % pelkästään Linnunradan tähdistä. Ne ovat myös pitkäikäisimpiä, ja ne pystyvät pysymään pääsarjassaan jopa 10 biljoonaa vuotta.
Valitettavasti tulokset eivät olleet niin rohkaisevia, mitä tulee 'potentiaalisesti asuttavien' planeettojen etsimiseen. Perustuu planeetan kiertoradalle ja saatuihin tietoihinSpitzer, planeetalla on vähän tai ei ollenkaan ilmakehää ja se on todennäköisesti jäähtyneen vulkaanisen materiaalin peitossa. Tämä on sama materiaali, joka sisältää tammana tunnetut pimeät kuun alueet, mikä tarkoittaa, että tämä planeetta on todennäköisesti samanlainen kuin Merkurius tai Maan Kuu.
Valon havaitseminen Exoplanet LHS 3844b:stä. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/L. Kreidberg (CfA)
Tämä pääteltiin käyttämällä LHS 3844b:n pinnan albedoa (eli sen heijastavuutta), joka oli melko tumma. Renyu Hu, NASAn Jet Propulsion Laboratoryn eksoplaneetatieteilijä ja tutkimuksen toinen kirjoittaja, päätteli kollegoidensa kanssa, että tämä johtui todennäköisesti siitä, että pinta oli peitetty basaltilla, eräänlaisella vulkaanisella kivellä.
'Tiedämme, että Kuun tamma on muodostunut muinaisesta tulivuoresta', sanoi Hu, 'ja oletamme, että tämä saattaa olla mitä tällä planeetalla on tapahtunut.'
Toinen vähemmän kuin rohkaiseva löytö oli mitätön lämmönsiirto, joka tapahtuu planeetan päivä- ja yöpuolen välillä. Ryhmä sai tietää tästä mittaamalla lämpötilaeron planeetan kahden puolen välillä. Tässä suhteessa LHS 3844b on jälleen verrattavissa Merkuriukseen ja Kuuhun – kahteen kappaleeseen, joissa ei käytännössä ole ilmakehää ja jotka kokivat valtavia lämpötilavaihteluita päivän ja yön välillä.
Kuten Laura Kreidberg, Harvardin ja Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) tutkija ja uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja - selitti, ilmakehän puuttuminen oli todennäköisin selitys heidän näkemäänsä äärimmäiselle vaihtelulle. 'Lämpötilakontrasti tällä planeetalla on suunnilleen niin suuri kuin se voi olla', hän sanoi. 'Se sopii hyvin yhteen mallimme kanssa paljaasta kalliosta ilman tunnelmaa.'
Tämän tutkimuksen vaikutukset ovat kuitenkin melko syvällisiä. Sen lisäksi, että tämä on ensimmäinen kerta, kun tähtitieteilijät ovat pystyneet kuvaamaan punaista kääpiötähtä kiertävän kiviplaneetan pinnan (suuri saavutus sinänsä), se voi myös valaista sitä, kuinka planeettojen ilmakehät katoavat ajan myötä. Tämä on erittäin tärkeää mahdollisten asumiskelpoisten planeettojen etsimisessä.
Harkitse Marsia, joka tunnetaan myös nimellä 'Maan kaksois'. Maapallo on onnistunut säilyttämään ilmakehän ja (seurauksena) nestemäisen veden pinnallaan, kun taas Mars menetti ilmakehänsä miljardeissa vuosissa niin, että sen paine oli noin 0,5 % Maan ilmanpaineesta. Tämä johtuu siitä, että Mars menetti magneettikenttänsä pian planeetan muodostumisen ja jäähtymisen jälkeen.
Tästä johtuen Marsin pinta koki rajut ilmastonmuutoksen, jossa kaikki pintavedet katosivat. Ilmakehänsä menettäneiden kivisten eksoplaneettojen – erityisesti maailmankaikkeuden yleisintä tähteä kiertävien – tutkiminen voisi siksi auttaa tähtitieteilijöitä oppimaan lisää asuttavuuden keskeisestä indikaattorista. Kuten Kreidberg selitti :
'Meillä on monia teorioita siitä, kuinka planeettojen ilmakehät pärjäävät M kääpiön ympärillä, mutta emme ole voineet tutkia niitä empiirisesti. Nyt LHS 3844b:n avulla meillä on aurinkokuntamme ulkopuolella maaplaneetta, jossa voimme ensimmäistä kertaa havaita havainnoilla, ettei ilmakehää ole.'
Verrattuna aurinkoomme (G-tyypin keltainen kääpiötähti), M-tyypin punaiset kääpiöt säteilevät vähemmän kokonaisvaloa, mutta korkeat ultraviolettisäteilytasot. Tämä ei vain voi olla haitallista elämälle suurina annoksina, vaan se voi myös syövyttää planeetan ilmakehää. Lisäksi punaiset kääpiöt ovat erityisen väkivaltaisia nuoruudessaan ja tuottavat paljon soihdutuksia , mikä johtaa säteilypurkauksiin ja hiukkasiin, jotka voivat irrottaa planeetan ilmakehän.
Taiteilijan kuva hypoteettisesta eksoplaneettasta, joka kiertää punaista kääpiötä. Kiitos: NASA/ESA/G. Pekoni (STScI)
Myönnettäköön, että tämä uusin tutkimus ei varsinaisesti inspiroi ruusuisia näkymiä kiviplaneetoille, jotka kiertävät M-tyypin tähtiä. Ja koska on olemassa tutkimuksia, jotka osoittavat, että punaiset kääpiöjärjestelmät voivat olla todennäköisin paikka kiviplaneettojen löytäminen, jotka kiertävät tähden asuttavalla vyöhykkeellä (HZ), se ei myöskään lupaa hyvää asuttavuustutkimuksille. Mutta kuten Kreidberg sanoi, nämä havainnot eivät suinkaan ole universaaleja:
'Olen edelleen toiveikas, että muut planeetat M-kääpiöiden ympärillä voisivat säilyttää ilmakehänsä. Aurinkokuntamme maanpäälliset planeetat ovat valtavan erilaisia, ja uskon, että sama pätee eksoplaneettajärjestelmiin.'
Sillä välin tähtitieteilijät ovat innostuneita tämän tutkimuksen tuloksista, koska se merkitsee eksoplaneettojen tutkimuksia. Tulevina vuosina lanseerataanJames Webbin avaruusteleskooppi– jolla on huomattavasti kehittyneemmät IR-kuvausominaisuudet – mahdollistaa suorat kuvantamistutkimukset useammista kiviplaneetoista, jotka kiertävät punaisia kääpiötähtiä.
Nämä sisältävät Seuraava b , lähin planeetta aurinkokuntamme ulkopuolella ja seitsemän planeetan järjestelmä TRAPPIST-1 . Jo,Spizteron käyttänyt IRAC-instrumenttiaan kerätäkseen tietoja TRAPPIST-1-järjestelmästä, mikä paljasti, että jotkin niistä sisältävät todennäköisesti vesijäätä. Lisäksi useita maanpäällisiä teleskooppeja tulee verkkoon seuraavan vuosikymmenen aikana, mikä mahdollistaa suorat kuvantamistutkimukset läheisistä eksoplaneetoista.
Myös juuri ajoissa, koska NASA suunnittelee lopettavansaSpitzer/IRAC-toiminta helmikuuhun 2020 mennessä, kustannussäästötoimenpiteenä. Paljon kutenHubblejaKepler,Spitzeron auttanut osoittamaan tietä kohti tulevia löytöjä!