Området for exoplanetforskning vokser fortsat med spring og grænser. Takket være missioner som Kepler rumteleskopover fire tusinde
For eksempel var en gruppe astronomer i stand til at forestille sig overfladen af en planet, der kredsede om en rød dværgstjerne for første gang. Brug af data fra NASA Spitzer-rumteleskop, holdet var i stand til at give et sjældent glimt af forholdene på planetens overflade. Og selvom disse forhold var temmelig uvurderlige - beslægtet med noget som Hades, men med mindre luft at indånde - repræsenterer dette et stort gennembrud i studiet af eksoplaneter.
Som de antydede i deres undersøgelse, der for nylig blev vist i tidsskriftet Natur, planeten, de observerede (LHS 3844b), er en jordbunden (alias stenet) krop, der kredser om en kølig M-type (rød dværg) stjerne beliggende 48,6 lysår fra Jorden. Denne planet blev oprindeligt opdaget af Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS) i 2018, er 1,3 gange Jordens radius og kredser om sin stjerne med en periode på 11 dage.
Sandt til sit navn opdagede TESS planeten ved hjælp af transittmetoden, hvor periodiske dyppelser i stjernens lysstyrke er tegn på, at en planet passerer foran den (aka. Transiterende) i forhold til observatøren. Under opfølgningsobservationer ved hjælp af data fra Spitzer'S Infrarøde array-kamera (IRAC) var teamet i stand til at registrere lys for overfladen på LHS 3844b.
Normalt er dette et vanskeligt udsyn, fordi lys, der reflekteres fra planetens overflade, druknes af det meget lysere lys, der kommer fra stjernen. Da planeten kredser sådan
Denne observation var første gang Spitzer data var i stand til at give oplysninger om atmosfæren på en jordisk planet omkring en dværg af M-type. Dette er især opmuntrende, da dværge af M-type er den mest almindelige type stjerne i universet og tegner sig for 75% af stjernerne i Mælkevejen alene. De er også de mest langvarige, der er i stand til at forblive i deres hovedsekvens i op til 10 billioner år.
Desværre var resultaterne mindre end opmuntrende, når det gælder søgningen efter ”potentielt beboelige” planeter. Baseret på planetens bane og de data, der er opnået af Spitzer, har planeten lidt til ingen atmosfære og vil sandsynligvis blive dækket af
Dette blev udledt ved at bruge LHS 3844b's overfladealbedo (dvs. dens refleksionsevne), som var ganske mørk. Renyu Hu, en exoplanet videnskabsmand ved NASAs Jet Propulsion Laboratory og en medforfatter til undersøgelsen, konkluderede med sine kolleger, at dette sandsynligvis var resultatet af, at overfladen blev dækket med basalt, en slags vulkansk klippe.
”Vi ved, at mårenes hoppe
Et andet mindre end opmuntrende fund var den ubetydelige varmeoverførsel, der finder sted mellem klodens natursiden og natteriet. Holdet lærte dette ved at måle temperaturforskellen mellem planeten to sider. I denne henseende er LHS 3844b igen sammenlignelig med kvikksølv og månen - to kroppe, der praktisk talt ikke har nogen atmosfære og har oplevet enorme temperaturvariationer mellem dybden og natten.
Som Laura Kreidberg, en forsker ved Harvard og Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og hovedforfatter af den nye undersøgelse - forklarede, var fraværet af en atmosfære den mest sandsynlige forklaring på den ekstreme variation, de så. ”Temperaturkontrasten på denne planet er omtrent så stor, som den muligvis kan være,” sagde hun. ”Det matcher smukt med vores model af
Imidlertid er implikationerne af denne undersøgelse ganske dybe. Bortset fra at dette er første gang, at astronomer har været i stand til at forestille sig overfladen på en klippet planet, der kredser om en rød dværgstjerne (en stor præstation i sig selv), kunne den også kaste lys over, hvordan planetariske atmosfærer går tabt over tid. Dette er ekstremt vigtigt, når det gælder søgningen efter potentielt beboelig
Overvej Mars, også kendt som "Jordens tvilling". Mens Jorden har formået at bevare sin atmosfære og (som et resultat) flydende vand på dens overflade, mistede Mars sin atmosfære i løbet af milliarder af år, til det punkt, at den havde ca. 0,5% af Jordens atmosfæriske tryk. Dette tilskrives, at Mars mister sit magnetfelt kort efter, at planeten dannede og afkøledes.
På grund af dette gennemgik Mars 'overflade drastiske klimaændringer, hvor alt dets overfladevand gik tabt. At studere stenede eksoplaneter, der har mistet deres atmosfærer - især dem, der kredser om den mest almindelige stjerne i universet - kunne
”Vi har masser af teorier om, hvordan planetariske atmosfærer er omkring M dværge, men vi har ikke været i stand til at studere dem empirisk. Nu har vi med LHS 3844b en jordbaseret planet uden for vores solsystem, hvor vi for første gang kan konstatere observationsmæssigt, at en atmosfære ikke er til stede. ”
Sammenlignet med vores sol (en G-type gul dværgstjerne) udsender røde dværge af M-type mindre samlet lys, men høje niveauer af ultraviolet stråling. Ikke kun kan dette være skadeligt for livet i høje doser, men det kan også erodere en planetes atmosfære. Derudover er røde dværge især voldelige i deres ungdom og producerer en masse fakler, hvilket resulterer i udbrud af stråling og partikler, der kan fjerne en planetes atmosfære.
Selvfølgelig inspirerer denne seneste undersøgelse ikke nøjagtigt en lyserød udsigt for stenede planeter, der kredser om M-typen stjerner. Og da der findes forskning, der indikerer, at røde dværgsystemer kunne være det mest sandsynlige sted at finde klippefarvede planeter, der går i kredsløb inden for stjernens beboelige zone (HZ), er det heller ikke godt til rådighed for undersøgelser af habitat. Men som Kreidberg sagde, disse fund er på ingen måde universelle:
”Jeg håber stadig, at andre planeter omkring M-dværge kan holde deres atmosfære. De jordiske planeter i vores solsystem er enormt forskellige, og jeg forventer, at det samme vil være tilfældet for exoplanetsystemer. ”
I mellemtiden er astronomer begejstrede for resultaterne af denne undersøgelse på grund af, hvad det betyder for eksoplanetundersøgelser. I de kommende år lanceringen af James Webb-rumteleskop - som har betydeligt mere avancerede IR-billeddannelsesfunktioner - giver mulighed for direkte billeddannelsesundersøgelser af mere i vejen for stenede planeter, der kredser om røde dværgstjerner.
Disse inkluderer Proxima b, den nærmeste planet ud over vores solsystem og syvplanet-systemet af TRAPPIST-1. Allerede, Spizter har brugt sit IRAC-instrument til at indsamle data om TRAPPIST-1-systemet, hvilket afslørede, at nogle af dem sandsynligvis indeholder vandis. Derudover kommer flere jordbaserede teleskoper online i det næste årti, der giver mulighed for direkte billeddannelsesundersøgelser af nærliggende eksoplaneter.
Lige i tide også, da NASA planlægger at afslutte Spitzer/ IRAC-operationer inden februar 2020 som en omkostningsbesparende foranstaltning. Meget ligesom Hubble og Kepler, Spitzer har bidraget til at pege vejen mod fremtidige opdagelser!
