April 11, 2021

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Super-Earth entdeckte, dass damit Modelle der Planetenatmosphäre getestet werden können

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BILD: Künstlerische Darstellung der Atmosphäre der Gliese 486b Ansicht Nach dem

Bildnachweis: RenderArea

In den letzten 25 Jahren haben Astronomen durch den Bau astronomischer Instrumente, die speziell für die Planetenforschung entwickelt wurden, eine Vielzahl von Exoplaneten entdeckt, die aus Gesteinen, Eis und Gas bestehen. Mithilfe einer Kombination verschiedener Beobachtungstechniken konnten sie auch eine große Anzahl von Massen, Größen und damit Dichten der Planeten bestimmen, was ihnen hilft, ihre innere Zusammensetzung abzuschätzen und die Anzahl der Planeten zu erhöhen, die außerhalb des Sonnensystems entdeckt wurden.

Mit den derzeit verfügbaren Instrumenten ist es jedoch äußerst schwierig, die Atmosphären felsiger Planeten zu untersuchen, die es ermöglichen würden, diese erdähnlichen Exoplaneten vollständig zu charakterisieren. Aus diesem Grund werden die atmosphärischen Modelle der felsigen Planeten noch nicht getestet.

Es ist daher interessant, dass die Astronomen von CARMENES (Calar Alto hochauflösende Suche nach M nains mit Exoearths mit Spektrographen im nahen Infrarot- und optischen Maßstab), einem Konsortium, an dem das Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) beteiligt ist, kürzlich Partner sind a veröffentlichte eine Studie unter der Leitung von Trifon Trifonov, Astronom am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (Deutschland), über die Entdeckung einer heißen Supererde, die einen roten Zwergstern in der Nähe von Gliese 486 umkreist, nur 26 Lichtjahre von der Sonne entfernt.

Zu diesem Zweck verwendeten die Wissenschaftler die kombinierten Techniken der Transitphotometrie und der Radialgeschwindigkeitsspektroskopie und verwendeten unter anderem Beobachtungen mit dem MuSCAT2-Instrument (Mehrfarbige Simultankamera zur Untersuchung von Exoplanetenatmosphären während des Transits) am 1,52 m langen Carlos Sánchez-Teleskop am Teide Observatorium. . Die Ergebnisse dieser Studie wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft.

Der von ihnen entdeckte Planet namens Gliese 486b hat eine 2,8-fache Masse der Erde und ist nur 30% größer. “Indem wir seine durchschnittliche Dichte aus den Messungen seiner Masse und seines Radius berechnen, schließen wir, dass seine Zusammensetzung der von Venus oder der Erde ähnlich ist, in der sich Metallkerne befinden”, erklärt Enric Pallé, Forscher am IAC und Mitautor von der Artikel.

Gliese 486b dreht sich alle 1,5 Tage auf einer Kreisbahn in einer Entfernung von 2,5 Millionen Kilometern um seinen Wirtsstern. Obwohl der Planet seinem Stern so nahe ist, hat er wahrscheinlich einen Teil seiner ursprünglichen Atmosphäre beibehalten (der Stern ist viel kühler als unsere Sonne), so dass er ein guter Kandidat ist, um ihn mit der nächsten Generation von Raum und Boden genauer zu beobachten. Teleskope.

Für Trifonov ist “die Tatsache, dass dieser Planet so nah an der Sonne liegt, aufregend, weil es möglich sein wird, ihn mit leistungsstarken Teleskopen wie dem bekannten James Webb-Weltraumteleskop und dem im Bau befindlichen ELT (Extrem Large Telescope) genauer zu untersuchen”. .

Die Gliese 486b braucht dieselbe Zeit, um sich um ihre Achse zu drehen, wie um ihren Wirtsstern zu umkreisen, so dass sie immer dieselbe Seite hat, die dem Stern zugewandt ist. Obwohl Gliese 486 viel schwächer und kühler als die Sonne ist, ist die Strahlung so intensiv, dass sich die Oberfläche des Planeten auf mindestens 700 K (etwa 430 Grad Celsius) erwärmt. Aus diesem Grund ähnelt die Oberfläche von Gliese 486b wahrscheinlich eher der Oberfläche der Venus als der der Erde, mit einer heißen, trockenen Landschaft und brennenden Lavaströmen. Im Gegensatz zur Venus kann Gliese 486b jedoch eine dünne Atmosphäre haben.

Berechnungen, die mit vorhandenen atmosphärischen Planetenmodellen durchgeführt wurden, können mit Szenarien mit heißer Oberfläche und dünner Atmosphäre übereinstimmen, da Sternbestrahlung dazu neigt, die Atmosphäre zu verdampfen, während die Schwerkraft des Planeten dazu neigt, sie zurückzuhalten. Das Gleichgewicht zwischen den beiden Beiträgen zu bestimmen, ist heute schwierig.

„Die Entdeckung von Gliese 486b war ein Zufall. Wenn es hundert Grad wärmer gewesen wäre, wäre seine gesamte Oberfläche Lava und seine Atmosphäre wäre verdampftes Gestein “, erklärt José Antonio Caballero, Forscher am Zentrum für Astrobiologie (CAB, CSIC-INTA) und Mitautor des Artikels . “Wenn Gliese 486b dagegen etwa hundert Grad kühler gewesen wäre, wäre es für Nachbeobachtungen nicht geeignet gewesen.”

Zukünftige Beobachtungen, die vom CARMENES-Team geplant wurden, werden versuchen, die Umlaufbahnneigung zu bestimmen, die es Gliese 486b ermöglicht, die Sichtlinie zwischen uns und der Oberfläche des Sterns zu überqueren, einen Teil seines Lichts zu verdecken und das zu erzeugen, was wir Transite nennen. .

Sie werden auch spektroskopische Messungen unter Verwendung der “Emissionsspektroskopie” durchführen, wenn die vom Stern beleuchteten Bereiche der Hemisphäre als Phasen des Planeten (analog zu den Phasen unseres Mondes) während der Umlaufbahnen von Gliese 486b davor sichtbar sind verschwindet hinter dem Stern. Das beobachtete Spektrum enthält Informationen über die Bedingungen der warm beleuchteten Oberfläche des Planeten.

„Wir können es kaum erwarten, dass die neuen Teleskope verfügbar sind“, gibt Trifonov zu. „Die Ergebnisse, die wir mit ihnen erzielen können, werden uns helfen, die Atmosphären felsiger Planeten, ihre Ausdehnung, ihre sehr hohe Dichte, ihre Zusammensetzung und ihren Einfluss auf die Energieverteilung um die Planeten besser zu verstehen.

Das CARMENES-Projekt, dessen Konsortium aus 11 Forschungsinstituten in Spanien und Deutschland besteht, zielt darauf ab, eine Reihe von 350 roten Zwergsternen zu überwachen, um mithilfe eines Spektrographen auf dem 3,5-m-Teleskop des Calar Alto-Observatoriums (Spanien) nach Planeten wie der Erde zu suchen ). Die vorliegende Studie verwendete auch spektroskopische Messungen, um die Masse von Gliese 486b abzuleiten. Die Beobachtungen wurden mit dem MAROON-X-Instrument auf Gemini North (8,1 m) in den USA gemacht, und die Archivdaten wurden vom 10 m Keck-Teleskop (USA) und vom Teleskop 3, 6 m von der ESO (Chile), entnommen.

Die photometrischen Beobachtungen stammen vom Weltraumobservatorium TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) der NASA (USA), dessen Daten für die Ermittlung des Radius des Planeten vom MuSCAT2-Instrument auf dem Carlos Sánchez-Teleskop von 1, 52 m am Teide-Observatorium (Spanien) und LCOGT (Las Cumbres Observational Global Telescope) unter anderem in Chile.

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Artikel:

T. Trifonov et al. “Ein felsiger Exoplanet auf der Durchreise in der Nähe, der sich für atmosphärische Untersuchungen eignet”, Wissenschaft4. März 2021.

Links von Interesse:

– CARMENES-Konsortium: https: //.carmenes.caha.ist

– MAROON-X-Instrument: https: //.www.Zwillinge.edu /Instrumentierung/kastanienbraun-x /

– Exoplanet TESS Mission: https: //.www.NASA.gov /Tess-Transiting-Exoplaneten-Vermessungssatellit

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