Von Anfang an Exoplanet Es wurde vor einer Generation entdeckt, Astronomen lernten, das Unerwartete zu erwarten. Seit mehr als zwanzig Jahren wurde ein fantastischer Schatz seltsamer erstaunlicher Welten entdeckt. Tatsächlich sind einige dieser sehr fremden Planeten, die Sterne jenseits unserer Sonne umkreisen, so bizarr, dass Astronomen nie gedacht hätten, dass so etwas tatsächlich im Weltraum existieren könnte, das heißt, bis sie entdeckt wurden. Abgesehen von fremden, fernen Welten hat der Heilige Gral der planetenjagenden Astronomen lange versucht, Welten zu finden, die eher der Heimat ähneln. Im Januar 2020 gaben Astronomen die Entdeckung einer solchen lang erwarteten Welt bekannt – die erste, die von der NASA gefunden wurde. TransitIng Exoplanet Survey Satellite (TESS). Ein entfernter Planet von der Größe der Erde befindet sich günstig an der Spitze seines Sterns. Bewohnbare Zone Das Bewohnbare Zone Die Sterne sind, dass Goldlöckchen Entfernungen schwanken, in denen die Bedingungen nicht zu heiß, nicht zu kalt, sondern “genau richtig” sind, damit sich flüssiges Wasser auf der Oberfläche ansammelt. Wo flüssiges Wasser existiert, kann auch Leben, wie wir es kennen, existieren.
Eine erdähnliche Welt namens TOI-700 d, umkreist einen kleinen roten Zwergstern namens TOI-700, Das heißt, nur 101,4 Lichtjahre entfernt in Dorado Sternbild. Dieser Stern ist der hellste bekannte Sterntransitwirt. Bewohnbare Zone, Eine Welt von der Größe der Erde. Abkürzung “TOI” bezieht sich auf untersuchte Sterne und Exoplaneten TESS. Roter Zwergstern, TOI-700, hat eine Spektralklasse M, und das sind 40% der Masse, 40% des Radius und 50% der Temperatur unserer Sonne. Der helle Stern zeigt auch eine geringe stellare Aktivität. Rote Zwerge sind die kleinsten und zahlreichsten Kernsterne in unserer Milchstraße. Weil sie so klein und cool sind, können sie für Billionen Jahre. Im Gegensatz dazu kann unsere etwas größere Sonne nur 10 Jahre “leben”. Milliarde Jahre. Sehr massereiche Sterne können nur Millionen von Jahren “leben”, weil ihre intensive Hitze dazu führt, dass sie ihren Vorrat an Kernbrennstoff schneller verbrennen als ihre kleineren stellaren Verwandten. Je größer der Stern, desto kürzer ist sein “Leben”.
Die erste wissenschaftliche Entdeckung eines Exoplaneten wurde 1988 gemacht. Danach wurde 1992 die erste bestätigte Entdeckung mit der Entdeckung mehrerer Planeten mit Erdmasse im Orbit um einen Pulsar gemacht. PSR B1257+12. Ein Pulsar ist der Überrest eines massereichen Sterns, der sein “Leben” durch den Kollaps des Kerns (Typ II) einer Supernova-Explosion beendete. Pulsare sind junge Neutronensterne, die schnell mit einer Regelmäßigkeit geboren werden, die oft mit einem Leuchtfeuer auf der Erde vergleichbar ist. Dies sind stadtgroße Objekte, die so dicht sind, dass ein Teelöffel voll ihres Materials so viel wiegen kann wie eine rumpelnde Herde wilder Pferde. Tatsächlich sind diese kleinen Neutronensterne ein riesiger Atomkern. Der Pulsar war eines der letzten stellaren Objekte, von denen Astronomen glauben, dass sie eine Familie von Planeten beherbergen werden, bis sie entdeckt wurden. Die Pulsarplaneten waren die ersten einer langen Reihe seltsamer Exoplanetenentdeckungen. Es sind feindliche kleine Welten, die gnadenlos mit tödlichen Strahlenstrahlen ihres Mutterpulsars überschüttet werden.
Die erste Bestätigung für die Existenz eines Exoplaneten, der einen “normalen” Wasserstoffstern wie unsere Sonne umkreist, wurde 1995 gemacht. Diese neue Entdeckung erwies sich auch als erstaunlicher Spinner – ein riesiger Planet, der sich schnell und nahe an seinem heißen stellaren Elternteil dreht. Planet 51 Pegasi b, befindet sich in einer 4-tägigen Umlaufbahn um seinen Stern, 51 Pegasi. Wie sich herausstellte, war dieses große planetarische “Kohlenbecken” das erste einer neuen und unvorhergesehenen Klasse von Exoplaneten.Heiße Jupiter-entdeckt werden. Mit 51 Peg b Viele andere seltsame Arten wurden in der Umlaufbahn um Sterne außerhalb unserer Sonne beobachtet.
Einige Exoplaneten wurden direkt von Teleskopen fotografiert. Die überwiegende Mehrheit wurde jedoch durch indirekte Methoden nachgewiesen wie: Versandverfahren, wodurch der Planet vor einem hellen Gesicht mitHeulen des Elternsterns. Eine weitere indirekte Methode ist Radialgeschwindigkeit Die Methode hängt davon ab, die winzige Oszillation zu erkennen, die der umkreisende Planet auf seinem Stern verursacht. Beide Versandverfahren und Radialgeschwindigkeitsmethode tragen zur Entdeckung massereicher Planeten bei, die sich in der Nähe ihres brennend heißen, feurigen Muttersterns befinden, anstatt zu kleineren terrestrischen Welten, die ihren Stern in einer größeren und bequemeren Entfernung umkreisen.
Zum 1. Januar 2020 gibt es 4.160 bestätigte Exoplaneten, die 3.090 Systeme bewohnen, wobei 676 Systeme mehr als einen einzigen Planeten enthalten.
TOI-700 d
Astronomen haben bestätigt TESS Entdeckung TOI-700 d Infrarot-Nutzung der NASA Spitzer-WeltraumteleskopUnd sie erstellten Computermodelle der potenziellen Umgebungen des Planeten, um zukünftige Missionen zu informieren.
TOI-700 d hat einen wichtigen Unterschied darin, dass es einer der wenigen erdgroßen Planeten ist, die bisher entdeckt wurden, um innerhalb eines bewohnbaren Muttersterns zu umkreisen. Goldlöckchen Zone. Andere umfassen mehrere Planeten, die darin leben TRAPPIST-1 das System sowie einige andere ferne Welten, die von der NASA entdeckt wurden Kepler-Weltraumteleskop.
“TESS wurde speziell für die Suche nach erdgroßen Planeten entwickelt und gestartet, die nahe Sterne umkreisen. Planeten um nahe Sterne lassen sich am einfachsten mit gezielten Teleskopen im Weltraum und auf der Erde verfolgen. Öffnung TOI-700 d ist eine wichtige wissenschaftliche Entdeckung für TESS. Bestätigung der Größe des Planeten und des Zustands der habitablen Zone mit Hilfe von Spitzer Dies ist ein weiterer Gewinn für Spitzer da es sich dem Ende des wissenschaftlichen Betriebs im Januar dieses Jahres nähert”, erklärte Dr. Paul Hertz der NASA am 6. Januar 2020. Pressemitteilung des Jet Propulsion Laboratory (JPL). Dr. Hertz ist Direktor der Astrophysik am NASA-Hauptquartier in Washington, D.C. Das JPL befindet sich in Pasadena, Kalifornien.
TESS steuert große Bereiche des Himmels, die als Abschnitte für jeweils 27 Tage. Dieser kontinuierliche, lange Blick ermöglicht es dem Satelliten, Änderungen der stellaren Helligkeit zu erkennen, die durch einen umkreisenden Planeten verursacht werden, der aus unserer Perspektive vor dem hellen Gesicht seines Sterns schwebt. (Transit). Astronomen haben mehrere Durchgänge über TOI-700 Trio von Planeten.
TOI-700 wurde ursprünglich falsch klassifiziert in TESS Eine Datenbank als Stern, der unserer eigenen Sonne ähnlicher ist, und nicht der kleinere, kühlere rote Zwergstern, als der es sich herausstellte. Das bedeutet, dass sich das Orbital-Trio der Planeten zunächst als größer und heißer herausstellte, als sie wirklich sind. Mehrere Forscher, darunter Elton Spencer, ein Highschool-Schüler, der mit Mitgliedern arbeitet. TESS Das Team hat einen Fehler gefunden.
“Als wir die Parameter des Sterns anpassten, sanken die Größen der Planeten, und wir erkannten, dass der äußerste von ihnen die Größe der Erde und in Bewohnbare Zone. Darüber hinaus haben wir in den 11 Monaten der Daten keine Flares vom Stern gesehen, was die Chancen erhöht. TOI-700 d ist bewohnbar und erleichtert die Modellierung seiner atmosphärischen und Oberflächenbedingungen”, bemerkte Emily Gilbert am 6. Januar 2020. JPL Pressemitteilung. Gilbert ist Doktorand an der University of Chicago.
Frau Gilbert und andere Wissenschaftler präsentierten die Ergebnisse auf der 235. Tagung der American Astronomical Society (AAS), die im Januar 2020 in Honolulu, Hawaii, stattfand. Drei Artikel, die die neuen Ergebnisse beschreiben, von denen einer von Frau Gilbert eingereicht wurde, wurden bei wissenschaftlichen Zeitschriften eingereicht.
Der innerste des Planetentrios, genannt TOI-700 b, fast genau so groß wie die Erde. Es ist wahrscheinlich eine felsige Welt, die alle 10 Tage ihre Umlaufbahn beendet. Mittlerer Planet, benannt TOI-700 s, 2,6-mal so groß wie die Erde – zwischen der Größe der Erde und Neptun. TOI-700 s umkreist seinen Mutterstern alle 16 Tage und ist wahrscheinlich eine gasförmige Welt. TOI-700 d, der äußerste bekannte Plandie eine, die das System bewohnt und die einzige in Goldlöckchen Bewohnbare Zone, misst 20% mehr Erde und umkreist seinen Stern alle 37 Tage. TOI-700 d erhält 86% der Energie von ihrem stellaren Elternteil, die die Sonne der Erde zur Verfügung stellt. Es wird angenommen, dass alle drei Planeten an ihren Stern gebunden sind. Das bedeutet, dass sie sich einmal im Orbit drehen, so dass sich eine Seite ständig in der Helligkeit des Tageslichts sonnt.
Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Dr. Joseph Rodriguez, einem Astronomen aus Harvard-Smithsonian Institution Zentrum Astropaghisix (CfA), in Cambridge, Massachusetts, beantragte Folgebeobachtungen mit Spitzer zur Bestätigung TOI-700 d.
“Angesichts der Auswirkungen dieser Entdeckung – dass es TESS erste Bewohnbare Zone Ein erdgroßer Planet – wir wollten dieses System so konkret wie möglich verstehen. Spitzer Säge TOI-700 d Transit genau dann, wenn wir es erwartet haben. Es ist eine großartige Ergänzung zum Vermächtnis der Mission, die dazu beigetragen hat, zwei von ihnen zu bestätigen. TRAPPIST-1 Planeten und identifizieren fünf weitere”, kommentierte Dr. Rodriguez am 6. Januar 2020. JPL Pressemitteilung.
Das Spitzer Die Daten stärkten das Vertrauen der Astronomen, dass TOI 700 d ist wirklich ein Planet und hat auch seine Messungen seiner Umlaufzeit um 56% und seiner Größe um 36% genauer gemacht. Darüber hinaus schloss er andere mögliche astrophysikalische Quellen aus. Transit Ein Signal, wie die Existenz eines kleineren, schwächeren Begleitsterns, der im System lauert.
Dr. Rodriguez und sein Team nutzten auch Folgebeobachtungen von einem 1-Meter-Bodenteleskop auf globaler Ebene. Observatorium Las Cumbres Ein Netzwerk, um das Vertrauen der Astronomen in Umlaufzeit und Größe zu erhöhen TOI-700 s um 30% bzw. 36%.
Weil TOI-700 zeigt keine Anzeichen von Sterneruptionen, ist hell und das nahe gelegene System ist das primäre Ziel für genaue Massenmessungen durch bodengestützte Observatorien, die derzeit verfügbar sind. Diese Messungen könnten möglicherweise die Schätzungen der Astronomen bestätigen, dass die inneren und äußeren Planeten, die diesen kleinen Roten Zwerg umkreisen, felsig sind und dass der mittlere Planet aus Gas besteht.
Zukünftige Missionen könnten in der Lage sein, festzustellen, ob das Trio von Planeten Atmosphären hat, und wenn es welche gibt, könnte sogar in der Lage sein, ihre Zusammensetzung zu bestimmen.
Auch wenn die genauen Bedingungen auf TOI-700 d Derzeit unbekannt, können Astronomen die derzeit verfügbaren Informationen verwenden, um Modelle zu erstellen und Vorhersagen zu treffen. Die derzeit verfügbaren Informationen geben sowohl die Größe als auch die Art des Sterns an, den er umkreist. NASA-Astronomen Goddard Space Flight Center (GSFC) in Greenbelt, Maryland, Erstellung von Modellen von 20 potenziellen Umgebungen TOI-700 d Stellen Sie fest, ob eine Version zu Oberflächentemperatur und -druck führt, die sie bewohnbar machen.
Ihre 3D-Klimamodelle untersuchten verschiedene atmosphärische Zusammensetzungen und Oberflächentypen, die üblicherweise mit potenziell bewohnbaren Welten in Verbindung gebracht werden. Weil TOI-700 d Gezeitengebunden an seinen stellaren Elternteil, können sich die Windmuster und Wolkenformationen des Planeten sehr von denen auf unserem eigenen Planeten unterscheiden.
Eine Simulation beinhaltete einen Ozean, der mit TOI-700 d. Dieses Modell beinhaltete auch eine dichte, von Kohlendioxid dominierte Atmosphäre für diese ferne Welt. Diese Art von Atmosphäre ähnelt der, die viele Wissenschaftler vorschlagen, um den Mars zu umgeben, als er jung war. Die Atmosphäre des Modells hat auch eine tiefe Wolkenschicht auf der dem Stern zugewandten Seite. Ein weiteres Modell zeigt TOI-700 d als wolkenlose Welt, d.h. eine All-Earth-Version der Erde. In dieser Art von Welt rauschen Winde von der Nachtseite des Planeten und konvergieren dann an einem Punkt, der direkt der Blendung des Muttersterns zugewandt ist.
Wenn Sternenlicht durch die Atmosphäre eines Planeten fließt, tanzt es mit Molekülen wie Kohlendioxid und Stickstoff und bildet verschiedene Signale. Diese Signale werden als Spektrallinien. Ein Team von Modellbauern unter der Leitung von Dr. GabrielLe AhnGlemann-Suissa Association for Space Studies of Universities Gastwissenschaftler in Goddard, präparierte simulierte Spektren für 20 simulierte Versionen TOI-700 d.
“Eines Tages, wenn wir echte Spektren von TOI-700 dkönnen wir es verfolgen und dann einem Modell zuordnen. Es ist aufregend, denn egal, was wir über den Planeten lernen, er wird völlig anders aussehen als das, was wir hier auf der Erde haben”, sagte Dr. Englemann-Suissa am 6. Januar 2020 der Presse.