Bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde dönen ultra kabarık gaz devi bir gezegenin sanatçı izlenimi. Bir gaz devi ötegezegen [right] Soğuk bir kırmızı cüce yıldızın etrafındaki yörüngede bir hatmi yoğunluğunda tespit edildi [left] NSF’nin NOIRLab’ının bir programı olan Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki 3,5 metrelik WIYN Teleskopu üzerindeki NASA tarafından finanse edilen NEID radyal hız aleti tarafından. TOI-3757 b olarak adlandırılan gezegen, bu tür bir yıldızın çevresinde şimdiye kadar keşfedilen en kabarık gaz devi gezegendir. Kredi: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Uzay Motoru/M. zamani
Kitt Peak Ulusal Gözlemevi teleskopu şunları belirlemeye yardımcı olur:[{” attribute=””>Jupiter-like Planet is the lowest-density gas giant ever detected around a red dwarf.
A gas giant exoplanet with the density of a marshmallow has been detected in orbit around a cool red dwarf star. A suite of astronomical instruments was used to make the observations, including the NASA-funded NEID radial-velocity instrument on the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory, a Program of NSF’s NOIRLab. Named TOI-3757 b, the exoplanet is the fluffiest gas giant planet ever discovered around this type of star.
Using the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory in Arizona, astronomers have observed an unusual Jupiter-like planet in orbit around a cool red dwarf star. Located in the constellation of Auriga the Charioteer around 580 light-years from Earth, this planet, identified as TOI-3757 b, is the lowest-density planet ever detected around a red dwarf star and is estimated to have an average density akin to that of a marshmallow.
Red dwarf stars are the smallest and dimmest members of so-called main-sequence stars — stars that convert hydrogen into helium in their cores at a steady rate. Although they are “cool” compared to stars like our Sun, red dwarf stars can be extremely active and erupt with powerful flares. This can strip orbiting planets of their atmospheres, making this star system a seemingly inhospitable location to form such a gossamer planet.
Carnegie Institute for Science’ın Dünya ve Gezegenler Laboratuvarı’nda araştırmacı olan Shubham Kanodia, “Kırmızı cüce yıldızların etrafındaki dev gezegenlerin geleneksel olarak oluşturulmasının zor olduğu düşünülüyordu” diyor. Astronomik Günlüğüben. “Şimdiye kadar buna yalnızca, tipik olarak bu kırmızı cüce yıldızlardan daha uzakta dev gezegenler bulan Doppler araştırmalarından alınan küçük örneklerle bakıldı. Şimdiye kadar, yakındaki gaz gezegenlerini sağlam bir şekilde bulmak için yeterince büyük bir gezegen örneğine sahip değildik. ”
TOI-3757 b’yi çevreleyen hala açıklanamayan gizemler var, en büyüğü gaz dev bir gezegenin kırmızı bir cüce yıldızın ve özellikle böyle düşük yoğunluklu bir gezegenin etrafında nasıl oluşabileceği. Ancak Kanodia’nın ekibi bu gizeme bir çözüm bulabileceklerini düşünüyor.
Wisconsin-Indiana-Yale-NOIRLab (WIYN) 3,5 metrelik Teleskop, NSF’nin NOIRLab’ının bir programı olan Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nin (KPNO) tabanından, ufuktan süzülürken Samanyolu’na bakıyormuş gibi görünüyor. Doğal bir fenomen olan kırmızımsı bir hava parıltısı da ufku renklendirir. KPNO, Tohono O’odham Ulusu’ndaki Arizona-Sonoran Çölü’nde yer almaktadır ve Samanyolu’nun galaktik düzleminin bir kısmının bu net görüntüsü, soluk gök cisimlerini görüntülemek için gerekli olan bu ortamdaki elverişli koşulları göstermektedir. Düşük seviyelerde ışık kirliliği, 20 büyüklüğünden daha karanlık bir gökyüzü ve kuru atmosferik koşulları içeren bu koşullar, WIYN Konsorsiyumu’ndaki araştırmacıların galaksileri, bulutsuları ve ötegezegenleri ve diğer birçok astronomik hedefi kullanarak gözlem yapmalarına izin verdi. WIYN 3,5 metrelik Teleskop ve kardeş teleskopu WIYN 0,9 metrelik Teleskop. Kredi: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. kıvılcımlar
TOI-3757 b’nin ekstra düşük yoğunluğunun iki faktörün sonucu olabileceğini öne sürüyorlar. Birincisi, gezegenin kayalık çekirdeği ile ilgilidir; gaz devlerinin, Dünya kütlesinin yaklaşık on katı kadar büyük kayalık çekirdekler olarak başladıkları düşünülür ve bu noktada, bugün gördüğümüz gaz devlerini oluşturmak için büyük miktarlarda komşu gazı hızla çekerler. TOI-3757b’nin yıldızı, gaz devlerine sahip diğer M-cücelerine kıyasla daha düşük ağır element bolluğuna sahiptir ve bu, kayalık çekirdeğin daha yavaş oluşmasına, gaz birikiminin başlamasını geciktirmesine ve dolayısıyla gezegenin genel yoğunluğunu etkilemesine neden olmuş olabilir.
İkinci faktör, geçici olarak hafif eliptik olduğu düşünülen gezegenin yörüngesi olabilir. Yıldızına diğer zamanlardan daha yakın olduğu zamanlar vardır, bu da gezegenin atmosferinin şişmesine neden olabilecek önemli ölçüde aşırı ısınmaya neden olur.
NASA’nın Transit Exoplanet Araştırma Uydusu (TESS) başlangıçta gezegeni tespit etti. Kanodia’nın ekibi daha sonra, her ikisi de WIYN 3.5-metre Teleskobu’nda yer alan NEID ve NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager) dahil olmak üzere yer tabanlı enstrümanları kullanarak takip gözlemleri yaptı; Hobby-Eberly Teleskopu üzerindeki Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu (HPF); ve Wyoming’deki Red Buttes Gözlemevi (RBO).
TESS, TOI-3757 b gezegeninin yıldızının önünden geçişini araştırdı ve bu, gökbilimcilerin gezegenin çapının yaklaşık 150.000 kilometre (100.000 mil) veya Jüpiter’inkinden biraz daha büyük olduğunu hesaplamasına izin verdi. Gezegen, ev sahibi yıldızının etrafındaki bir tam turunu sadece 3.5 günde tamamlar, bu da Güneş Sistemimizdeki en yakın gezegen olan Merkür’den 25 kat daha az ve bunu yapması yaklaşık 88 gün sürer.
Gökbilimciler daha sonra yıldızın radyal hızı olarak da bilinen görüş hattı boyunca görünen hareketini ölçmek için NEID ve HPF’yi kullandılar. Bu ölçümler, Jüpiter’in yaklaşık dörtte biri veya Dünya’nın kütlesinin yaklaşık 85 katı olduğu hesaplanan gezegenin kütlesini sağladı. Boyutu ve kütleyi bilmek, Kanodia’nın ekibinin TOI-3757 b’nin ortalama yoğunluğunu santimetre küp başına 0.27 gram (yaklaşık 17 gram) olarak hesaplamasına izin verdi, bu da onu yoğunluğun yarısından daha az yapacaktı. Satürn (Güneş Sistemindeki en düşük yoğunluklu gezegen), suyun yoğunluğunun yaklaşık dörtte biri kadardır (yani suyla dolu dev bir küvete yerleştirildiğinde yüzerdi) veya aslında yoğunluk olarak bir hatmiye benzer.
NASA’nın yeni atmosferini kullanarak bu gezegenin atmosferinin gelecekteki olası gözlemleri. James Webb Uzay Teleskobu Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı ve bu makalenin ikinci yazarı olan Jessica Libby-Roberts, kabarık doğasına ışık tutmaya yardımcı olabilir ”diyor.
Kanodia, “Bir zamanlar kırmızı cücelerin çevresinde son derece nadir olduğu düşünülen dev gezegenlere sahip daha fazla sistem bulmak, gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlama hedefimizin bir parçası” diyor.
Keşif, NEID’nin, NASA’nın TESS misyonu tarafından şu anda keşfedilen bazı dış gezegen adaylarını doğrulama yeteneğinde önemini vurgulayarak, yeni James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) atmosferlerini takip etmesi ve karakterize etmeye başlaması için önemli hedefler sağlıyor. Bu da gökbilimcilere gezegenlerin neyden yapıldığını ve nasıl oluştuklarını ve potansiyel olarak yaşanabilir kayalık dünyalar için yaşamı destekleyip destekleyemeyeceklerini bildirecektir.
Referans: Shubham Kanodia, Jessica Libby-Roberts, Caleb I. Cañas, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Gudmundur Stefansson, Andrea SJ Lin tarafından “TOI-3757 b: Bir güneş metalikliği M cücesinin yörüngesinde dönen düşük yoğunluklu bir gaz devi” , Sinclaire Jones, Andrew Monson, Brock A. Parker, Henry A. Kobulnicky, Tera N. Swaby, Luke Powers, Corey Beard, Chad F. Bender, Cullen H. Blake, William D. Cochran, Jiayin Dong, Scott A. Diddams , Connor Fredrick, Arvind F. Gupta, Samuel Halverson, Fred Hearty, Sarah E. Logsdon, Andrew J. Metcalf, Michael W. McElwain, Caroline Morley, Jayadev Rajagopal, Lawrence W. Ramsey, Paul Robertson, Arpita Roy, Christian Schwab, Ryan C. Terrien, John Wisniewski ve Jason T. Wright, 5 Ağustos 2022, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20