Astronomové objevili exoplanetu, která by mohla být zcela pokryta vodou
Exoplaneta je o něco větší a hmotnější než Země a nachází se v takové vzdálenosti od své hvězdy, že její teplota není ani příliš vysoká, ani příliš nízká, aby na jejím povrchu mohla existovat kapalná voda.
Astronomové se domnívají, že by se mohlo jednat o „oceánskou planetu“, tedy planetu zcela pokrytou silnou vrstvou vody, podobně jako některé Jupiterovy a Saturnovy měsíce. V článku publikovaném v časopise The Astronomical Journal Cadieux a jeho tým popisují pozorování, která objasnila povahu a vlastnosti této jedinečné exoplanety.
„Jsem na tento objev nesmírně hrdý, protože svědčí o vysoké úrovni našich výzkumníků a přístrojového vybavení,“ řekl René Doyon, profesor na Université de Montréal a ředitel iREx a Observatoire du Mont-Mégantic (OMM). „Právě díky OMM, speciálnímu přístroji navrženému v našich laboratořích s názvem SPIRou a inovativní analytické metodě vyvinuté naším výzkumným týmem se nám podařilo objevit tuto jedinečnou exoplanetu,“ dodal Doyon.
Na stopu této exoplanety přivedl vědce kosmický dalekohled NASA TESS, který zkoumá celou oblohu a hledá planetární systémy blízké tomu našemu. Na základě signálu TESS, který každých 11 dní vykazoval mírný pokles jasnosti, astronomové předpověděli planetu asi o 70 % větší než Země.
Charles Cadieux patří ke skupině astronomů, která provádí pozemní pozorování kandidátů identifikovaných přístrojem TESS s cílem potvrdit typ a vlastnosti jejich planet. Používá kameru PESTO, která je nainstalována na dalekohledu OMM a kterou vyvinul profesor Université de Montréal David Lafrenière a jeho doktorand François-René Lachapelle.
„OMM sehrál klíčovou roli při potvrzení povahy tohoto signálu a odhadu poloměru planety,“ vysvětlil Cadieux. „Nešlo o žádnou rutinní kontrolu. Museli jsme se ujistit, že signál detekovaný přístrojem TESS je skutečně způsoben exoplanetou obíhající kolem TOI-1452, největší ze dvou hvězd tohoto dvojhvězdného systému.“
Hostitelská hvězda TOI-1452 je mnohem menší než naše Slunce a je jednou ze dvou hvězd podobné velikosti ve dvojhvězdném systému. Obě hvězdy obíhají kolem sebe a dělí je tak malá vzdálenost, že je dalekohled TESS vidí jako jediný světelný bod. Rozlišení přístroje PESTO je však dostatečně vysoké na to, aby oba objekty rozlišil, a snímky ukázaly, že exoplaneta skutečně obíhá kolem TOI-1452, což potvrdila následná pozorování japonského týmu.
Důmyslnost při práci
Aby vědci určili hmotnost planety, pozorovali poté systém pomocí přístroje SPIRou, který je instalován na kanadsko-francouzsko-havajském teleskopu na Havaji. SPIRou, který byl z velké části zkonstruován v Kanadě, je ideální pro studium hvězd s nízkou hmotností, jako je TOI-1452, protože pracuje v infračerveném spektru, kde jsou tyto hvězdy nejjasnější. I tak trvalo více než 50 hodin pozorování, než se podařilo odhadnout hmotnost planety, která je pravděpodobně téměř pětkrát větší než hmotnost Země.
Výzkumníci Étienne Artigau a Neil Cook, kteří rovněž působí v rámci projektu iREx na Université de Montréal, sehráli klíčovou roli při analýze dat. Vyvinuli výkonnou analytickou metodu, která je schopna detekovat planetu v datech získaných pomocí SPIRou. „Metoda LBL (zkratka pro line-by-line) nám umožňuje očistit data získaná pomocí SPIRou od mnoha parazitních signálů a odhalit slabé signatury planet, jako je ta, kterou objevil náš tým,“ vysvětlil Artigau.
Vodní svět
Exoplaneta TOI-1452 b je pravděpodobně kamenná jako Země, ale její poloměr, hmotnost a hustota naznačují, že jde o svět velmi odlišný od toho našeho. Země je v podstatě velmi suchá planeta; i když ji někdy nazýváme Modrou planetou, protože asi 70 % jejího povrchu pokrývá oceán, voda ve skutečnosti tvoří jen zanedbatelnou část její hmotnosti – méně než 1 %.
Na některých exoplanetách může být voda mnohem hojnější. V posledních letech astronomové identifikovali a určili poloměr a hmotnost mnoha exoplanet s velikostí mezi Zemí a Neptunem (asi 3,8krát větší než Země). Některé z těchto planet mají hustotu, kterou lze vysvětlit pouze v případě, že velkou část jejich hmoty tvoří lehčí materiály než ty, které tvoří vnitřní strukturu Země, například voda. Tyto hypotetické světy byly nazvány „oceánské planety“.
„TOI-1452 b je jedním z nejlepších kandidátů na oceánskou planetu, které jsme dosud objevili,“ řekl Cadieux. „Její poloměr a hmotnost naznačují mnohem nižší hustotu, než jakou bychom očekávali u planety, která je v podstatě tvořena kovem a kamením, jako je Země,“ dodal Cadieux.
Mykhaylo Plotnykov a Diana Valencia z Torontské univerzity jsou specialisté na modelování nitra exoplanet. Jejich analýza TOI-1452 b ukazuje, že voda může tvořit až 30 % její hmotnosti, což je podobný podíl jako u některých přirozených satelitů naší Sluneční soustavy, jako jsou Jupiterovy měsíce Ganymedes a Callisto a Saturnovy měsíce Titan a Enceladus.
Exoplaneta jako TOI-1452 b je ideálním kandidátem pro další pozorování pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Je to jedna z mála známých planet mírného pásu, která vykazuje charakteristiky odpovídající oceánské planetě. Je dostatečně blízko Zemi, takže vědci mohou doufat ve studium její atmosféry a ověření této hypotézy. Navíc se nachází v oblasti oblohy, kterou může dalekohled pozorovat po celý rok.
„Naše pozorování pomocí Webbova teleskopu budou mít zásadní význam pro lepší pochopení TOI-1452 b,“ řekl Doyon, který podal přehled o koncepci součásti dalekohledu Jamese Webba NIRISS. „Jakmile to bude možné, rezervujeme si na teleskopu čas na pozorování tohoto zvláštního a úžasného světa,“ dodal Doyon.