Serin bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesindeki ‘Marshmallow’ dünyası

Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki WIYN 3.5-metre Teleskopu üzerindeki NEID radyal hız aleti de dahil olmak üzere bir dizi alet tarafından soğuk bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde yörüngede bir hatmi yoğunluğuna sahip bir gaz devi ötegezegen tespit edildi. NSF’nin NOIRLab’ı. TOI-3757 b olarak adlandırılan gezegen, bu tür bir yıldızın çevresinde şimdiye kadar keşfedilen en kabarık gaz devi gezegendir.

NSF’ye bağlı NOIRLab’ın bir programı olan Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki WIYN 3.5 metrelik Teleskop’u kullanan gökbilimciler, soğuk bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde Jüpiter benzeri olağandışı bir gezegen gözlemlediler. Arabacı Auriga takımyıldızında, Dünya’dan yaklaşık 580 ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve TOI-3757 b olarak tanımlanan bu gezegen, bir kırmızı cüce yıldızın çevresinde şimdiye kadar tespit edilen en düşük yoğunluklu gezegendir ve buna benzer bir ortalama yoğunluğa sahip olduğu tahmin edilmektedir. hatmi.

Kırmızı cüce yıldızlar, çekirdeklerinde sabit bir hızla hidrojeni helyuma dönüştüren yıldızlar olarak adlandırılan ana dizi yıldızlarının en küçük ve en sönük üyeleridir. Güneşimiz gibi yıldızlara kıyasla “soğuk” olsalar da, kırmızı cüce yıldızlar son derece aktif olabilir ve bir gezegenin atmosferini sıyırabilecek güçlü parlamalarla patlayabilir ve bu yıldız sistemini böylesine incecik bir gezegen oluşturmak için görünüşte kaçınılmaz bir konum haline getirir.

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. Astrofizik Dergisi. “Şimdiye kadar buna yalnızca, tipik olarak bu kırmızı cüce yıldızlardan daha uzakta dev gezegenler bulan Doppler araştırmalarından alınan küçük örneklerle bakıldı. Şimdiye kadar, yakınlardaki gaz gezegenlerini bulmak için yeterince büyük bir gezegen örneğine sahip değildik. sağlam bir tavır.”

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.

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.

Gezegen başlangıçta NASA’nın Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS) tarafından tespit edildi. 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 tamamlıyor, bu da güneş sistemimizdeki en yakın gezegen olan Merkür’den 25 kat daha az ve bunu yapması yaklaşık 88 gün sürüyor.

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. Kanodia’nın boyutunu ve kütlesini bilmek, Kanodia’nın ekibinin TOI-3757 b’nin ortalama yoğunluğunu santimetre küp başına 0.27 gram (fit küp başına yaklaşık 17 gram) olarak hesaplamasına izin verdi, bu da onu Satürn’ün (en düşük yoğunluklu gezegen) yoğunluğunun yarısından daha az yapacaktı. Güneş sisteminde), suyun yoğunluğunun yaklaşık dörtte biri (yani suyla dolu dev bir küvete konulursa yüzer) veya aslında yoğunluk olarak bir hatmiye benzer.

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı ve bu makalenin ikinci yazarı olan Jessica Libby-Roberts, “NASA’nın yeni James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak bu gezegenin atmosferinin gelecekteki olası gözlemleri, onun kabarık doğasına ışık tutmaya yardımcı olabilir” diyor.

Kanodia, “Bir zamanlar kırmızı cüceler arasında son derece nadir olduğu düşünülen dev gezegenlere sahip daha fazla sistem bulmak, gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlama hedefimizin bir parçası” diyor.

Keşif, NEID’in şu anda NASA’nın TESS misyonu tarafından keşfedilmekte olan bazı dış gezegen adaylarını doğrulama yeteneğinde önemini vurgulayarak, yeni James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) takip etmesi ve atmosferlerini 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.