Søgningen efter planter uden for solenergi har vist nogle meget interessante opdagelser. Bortset fra planeter, der er mere massive versioner af deres Solar-modstykker (alias Super-Jupiters og Super-Earths), har der været masser af planeter, der strækker sig over linjen mellem klassificeringer. Og så var der tidspunkter, hvor opfølgningsobservationer har ført til opdagelsen af flere planetariske systemer.
Dette var bestemt tilfældet, når det kom til K2-18, et rødt dværgstjernesystem beliggende omkring 111 lysår fra Jorden i stjernebilledet Leo. Ved hjælp af ESO's High precision Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) undersøgte et internationalt team af astronomer for nylig en tidligere opdaget exoplanet i dette system (K2-18b), da de bemærkede eksistensen af en anden exoplanet.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund - "Karakterisering af det multiplaneetiske K2-18-system med HARPS" - planlægges offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik. Forskningen blev støttet af Natural Sciences and Research Council of Canada (NSERC) og Institute for Research on Exoplanets - et konsortium af forskere og studerende fra University of Montreal og McGill University.
Under ledelse af Ryan Cloutier, en ph.d.-studerende ved University of Toronto's Center for Planet Science og University of Montréal's Institute for Research on Exoplanets (iREx), inkluderede teamet medlemmer fra University of Geneva, University of Grenoble Alpes og University of Porto. Sammen gennemførte teamet en undersøgelse af K2-18b i håb om at karakterisere denne exoplanet og bestemme dens sande natur.
Da K2-18b først blev opdaget i 2015, viste det sig at den kredsede i stjernens beboelige zone (også kaldet “Goldilocks Zone”). Holdet, der var ansvarligt for opdagelsen, bestemte også, at i betragtning af sin afstand fra sin stjerne, modtog K2-18b's overflade lignende mængder af stråling som Jorden. De oprindelige skøn over planetens størrelse gjorde astronomer imidlertid usikre på, om planeten var en Super-Earth eller en mini-Neptune.
Af denne grund forsøgte Cloutier og hans team at karakterisere planetens masse, et nødvendigt skridt i retning af at bestemme dets atmosfæriske egenskaber og bulkkomposition. Til dette formål opnåede de radiale hastighedsmålinger af K2-18 ved hjælp af HARPS spektrograf. Disse målinger gjorde det muligt for dem at placere massebegrænsninger på tidligere opdaget exoplanet, men afslørede også noget ekstra.
Som Ryan Cloutier forklarede i en UTSc-pressemeddelelse:
”At være i stand til at måle massen og tætheden af K2-18b var enormt, men at opdage en ny exoplanet var heldig og lige så spændende ... Hvis du kan få massen og radius, kan du måle planetens massetæthed, og det kan fortælle dig, hvad hovedparten af planeten er lavet af. ”
I det væsentlige afslørede deres radiale hastighedsmålinger, at K2-18b har en masse på ca. 8,0 ± 1,9 jordmasser og en massefylde på 3,3 ± 1,2 g / cm³. Dette er i overensstemmelse med en jordbunden (aka. Stenet) planet med en betydelig gasformig indhylning og en vandmassefraktion, der er lig med eller mindre end 50%. Med andre ord er det enten en Super-Earth med en lille gasformig atmosfære (som Earths) eller "vandverden" med et tykt lag is ovenpå.
De fandt også bevis for en anden "varm" Superjord ved navn K2-18c, som har en masse på 7,5 ± 1,3 jordmasser, en orbitalperiode på 9 dage og en semi-hovedakse, der er ca. 2,4 gange mindre end K2-18b. Efter at have undersøgt de originale lyskurver opnået fra K2-18 konkluderede de, at K2-18c ikke blev detekteret, fordi den har en bane, der ikke ligger i det samme plan. Som Cloutier beskrev opdagelsen:
”Da vi først kastede dataene på bordet, forsøgte vi at finde ud af, hvad det var. Du er nødt til at sikre, at signalet ikke kun er støj, og du er nødt til at foretage en omhyggelig analyse for at verificere det, men at se, at det første signal var en god indikation, at der var en anden planet ... Det var ikke et eureka-øjeblik, fordi vi stadig måtte gå gennem en tjekliste over ting, der skal gøres for at verificere dataene. Når alle kasserne blev kontrolleret, sank de ned i det, wow, dette er faktisk en planet. ”
Desværre kredser den nyopdagede K2-18c for tæt på sin stjerne til at være inden for dets beboelige zone. Sandsynligheden for, at K2-18b er beboelig, forbliver imidlertid sandsynlig, tænkt, at det afhænger af dens bulkkomposition. I sidste ende vil dette system drage fordel af yderligere undersøgelser, der mere end sandsynligt vil involvere NASAs James Webb Space Telescope (JWST) - som er planlagt til lancering i 2019.
Disse undersøgelser forventer at løse de seneste mysterier om denne planet, som er, om det er jordlignende eller en "vandverden". "Med de aktuelle data kan vi ikke skelne mellem disse to muligheder," sagde Cloutier. "Men med James Webb-rumteleskopet (JWST) kan vi undersøge atmosfæren og se, om det har en omfattende atmosfære, eller det er en planet, der er dækket af vand."
Som René Doyon - den vigtigste efterforsker for den næsten-infrarøde billedbehandler og den spidsløse spektrograf (NIRISS), det canadiske rumfartsinstrument ombord på JWST og en medforfatter på papiret - forklarede:
”Der er stor efterspørgsel efter at bruge dette teleskop, så du skal være omhyggelig med at vælge, hvilke exoplaneter man skal se på. K2-18b er nu et af de bedste mål for atmosfærisk undersøgelse. Det går til toppen af listen. ”
Opdagelsen af denne anden Super-Earth i K2-18-systemet er endnu en indikation af, hvor udbredte multiplanet-systemer er omkring M-typen (rød dværg) stjerner. Nærheden til dette system, der har mindst en planet med en tyk atmosfære, gør det også velegnet til studier, der vil lære astronomer mere om arten af exoplanet-atmosfærer.
Forvent at høre mere om denne stjerne og dens planetariske system i de kommende år!
