Letingen etter ekstrasolplaneter har vist noen veldig interessante funn. Bortsett fra planeter som er mer massive versjoner av sine Solar-kolleger (også kalt Super-Jupiters og Super-Earths), har det vært mange planeter som går rundt linjen mellom klassifiseringene. Og så var det tider da oppfølgingsobservasjoner har ført til oppdagelsen av flere planetariske systemer.
Dette var absolutt tilfelle når det gjaldt K2-18, et rødt dvergstjernersystem som ligger omtrent 111 lysår fra Jorden i stjernebildet Leo. Ved hjelp av ESOs High precision Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), undersøkte et internasjonalt team av astronomer nylig en tidligere oppdaget exoplanet i dette systemet (K2-18b) da de bemerket eksistensen av en andre eksoplanett.
Studien som beskriver funnene deres - "Karakterisering av det multiplaneetiske K2-18-systemet med HARPS" - skal etter planen bli publisert i tidsskriftet Astronomi og astrofysikk. Forskningen ble støttet av Natural Sciences and Research Council of Canada (NSERC) og Institute for Research on Exoplanets - et konsortium av forskere og studenter fra University of Montreal og McGill University.
Under ledelse av Ryan Cloutier, en doktorgradsstudent ved University of Toronto Center for Planet Science og University of Montréal's Institute for Research on Exoplanets (iREx), inkluderte teamet medlemmer fra Universitetet i Genève, Universitetet i Grenoble Alpes og University of Porto. Sammen gjennomførte teamet en studie av K2-18b i håp om å karakterisere denne eksoplaneten og bestemme dens sanne natur.
Da K2-18b ble oppdaget første gang i 2015, ble det funnet at den gikk i bane rundt stjernens beboelige sone (også kalt "Goldilocks Zone"). Teamet som var ansvarlig for funnet konstaterte også at gitt overflaten fra stjernen, fikk overflaten av K2-18b samme mengde stråling som Jorden. De første estimatene av planetens størrelse lot astronomer imidlertid være usikre på om planeten var en Super-Earth eller en mini-Neptun.
Av denne grunn prøvde Cloutier og teamet hans å karakterisere planetens masse, et nødvendig skritt mot å bestemme dets atmosfæriske egenskaper og bulkkomposisjon. For dette formål oppnådde de radiale hastighetsmålinger av K2-18 ved bruk av HARPS spektrograf. Disse målingene tillot dem å plassere massebegrensninger på tidligere oppdaget eksoplanett, men avslørte også noe ekstra.
Som Ryan Cloutier forklarte i en UTSc-pressemelding:
"Å kunne måle massen og tettheten til K2-18b var enormt, men å oppdage en ny eksoplanett var heldig og like spennende ... Hvis du kan få massen og radiusen, kan du måle planetens tetthet og det kan fortelle deg hva hoveddelen av planeten er laget av. ”
I hovedsak avslørte deres radiale hastighetsmålinger at K2-18b har en masse på ca. 8,0 ± 1,9 jordmasser og en bulkdensitet på 3,3 ± 1,2 g / cm³. Dette er i samsvar med en landlig (aka. Steinete) planet med en betydelig gasshylse og en vannmassefraksjon som er lik eller mindre enn 50%. Med andre ord, det er enten en Super-Earth med en liten gassatmosfære (som Earths) eller "vannverden" med et tykt lag is på toppen.
De fant også bevis for en annen “varm” Superjord med navnet K2-18c, som har en masse på 7,5 ± 1,3 jordmasser, en baneperiode på 9 dager, og en halv-hovedakse som er omtrent 2,4 ganger mindre enn K2-18b. Etter å ha undersøkt de originale lyskurvene oppnådd fra K2-18, konkluderte de med at K2-18c ikke ble oppdaget fordi den har en bane som ikke ligger i samme plan. Som Cloutier beskrev funnet:
”Da vi først kastet dataene på bordet prøvde vi å finne ut hva det var. Du må forsikre deg om at signalet ikke bare er støy, og du må gjøre en nøye analyse for å bekrefte det, men å se at det første signalet var en god indikasjon på at det var en annen planet ... Det var ikke et eureka-øyeblikk fordi vi fortsatt måtte gå gjennom en sjekkliste over ting du må gjøre for å bekrefte dataene. Når alle boksene var merket av, sank det i det, wow, dette er faktisk en planet. "
Dessverre kretser den nyoppdagede K2-18c for nær stjernen for at den skal være i den beboelige sonen. Imidlertid er sannsynligheten for at K2-18b er beboelig sannsynlig, antatt at det avhenger av dens bulkkomposisjon. Til slutt vil dette systemet dra nytte av ytterligere undersøkelser som mer enn sannsynlig vil involvere NASAs James Webb Space Telescope (JWST) - som er planlagt lansert i 2019.
Disse undersøkelsene forventer å løse de siste mysteriene om denne planeten, som er om den er jordlignende eller en "vannverden". "Med dagens data kan vi ikke skille mellom disse to mulighetene," sa Cloutier. "Men med James Webb-romteleskopet (JWST) kan vi undersøke atmosfæren og se om det har en omfattende atmosfære eller om det er en planet dekket av vann."
Som René Doyon - hovedetterforskeren for Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), det kanadiske romfartsinstrumentet om bord i JWST, og en medforfatter på papiret - forklarte:
"Det er mye etterspørsel etter å bruke dette teleskopet, så du må være nøye med å velge hvilke eksoplaneter du skal se på. K2-18b er nå et av de beste målene for atmosfæreundersøkelser, og kommer til den nærmeste toppen av listen. "
Oppdagelsen av denne andre Super-Jorden i K2-18-systemet er nok en indikasjon på hvor utbredte flerplanet-systemer er rundt M-typen (rød dverg) stjerner. Nærheten til dette systemet, som har minst en planet med en tykk atmosfære, gjør det også godt egnet til studier som vil lære astronomer mer om naturen til eksoplanettatmosfærer.
Regner med å høre mer om denne stjernen og dens planetariske system de kommende årene!
