Космічний зонд NASA «Супутник для пошуку екзопланет методом транзитів» (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) виявив свою першу планету з розміром, як у Землі, в зоні життя її зорі, тобто в межах відстаней від світила, де умови такі, що на поверхні планети є вода в рідкому стані. Науковці підтвердили відкриття (планету назвали TOI 700 d) на підставі спостережень з допомогою космічного телескопа NASA «Спітцер» (Spitzer) і змоделювали потенційне середовище планети, щоб сприяти майбутнім спостереженням.

TOI 700 d — одна з небагатьох планет розміром із Землею, виявлених у зоні життя її материнської зорі. До інших належать кілька планет у системі TRAPPIST-1 та екзопланети, відкриті з допомогою космічного телескопа NASA «Кеплер» (Kepler).

TOI 700, планетна система, що лежить від Землі на відстані понад 100 світлових років у напрямку сузір’я Золотої Риби, містить TOI 700 d — першу екзопланету в зоні життя її зорі, виявлену  «Супутником для пошуку екзопланет методом транзитів» (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) NASA. Фото з сайту www.jpl.nasa.gov.

«TESS розроблено та запущено спеціально для пошуку планет розміром із Землею, які обертаються навколо сусідніх зір», — сказав Пол Герц (Paul Hertz), директор відділу астрофізики у штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. «Планети навколо близьких зір найпростіше виявляти за допомогою великих телескопів у космосі та на Землі. Відкриття TOI 700 d — визначна наукова знахідка для TESS. Підтвердження розміру планети та зони життя за даними спостережень «Спітцер» — ще одна перемога для цього телескопа, що закінчить виконувати наукові дослідження цього січня».

Супутник для пошуку екзопланет методом транзитів NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) виявив свою першу планету розміром із Землю в зоні життя своєї материнської зірки, тобто в межах відстаней від світила, де умови такі, що на поверхні планети є вода в рідкому стані. Науковці підтвердили відкриття (планету назвали TOI 700 d) на підставі спостережень з допомогою космічного телескопа NASA «Спітцер» (Spitzer) і змоделювали потенційне середовище планети, щоб сприяти майбутнім спостереженням. Відео з сайту www.jpl.nasa.gov.

TESS спостерігає великі ділянки неба, які називають секторами, протягом 27 днів. Цей довгий погляд дає змогу супутникові відстежувати зміни в яскравості зір, спричинені проходженням планети перед зорею на промені зору спостерігача. Таке явище в астрономії називають транзитом.

TOI 700 — це мала холодна зоря-карлик спектрального класу М, розташована від Землі на відстані понад 100 світлових років у напрямку на сузір’я Золота Риба у південній півкулі. Її маса та розміри становлять приблизно 40% маси та розмірів Сонця, а температура поверхні вдвічі нижча, ніж у Сонця. Зоря проявила себе в 11 з 13 секторів, які TESS спостерігав протягом першого року місії, й науковці виявили кілька транзитів трьох її планет.

Спершу зорю неправильно класифікували для бази даних TESS, як схожу на Сонце. Це означало, що планети мали б бути більшими та гарячішими, ніж є насправді. Кілька дослідників, серед яких і Альтон Спенсер (Alton Spencer), старшокласник, який працює з членами команди TESS, виявили помилку.

«Коли ми відкоригували параметри зорі, розміри її планет зменшилися, і ми зрозуміли, що розміри найвіддаленішої відповідають розмірам Землі й лежить вона в зоні життя», — сказала Емілі Ґільберт (Emily Gilbert), аспірантка Чиказького університету. «Крім того, за 11 місяців спостережень ми не побачили спалахів зорі, що підвищує ймовірність того, що TOI 700 d є придатною для життя та полегшує моделювання умов на її поверхні й в атмосфері».

Ґільберт та інші дослідники представили свої висновки на 235-му з’їзді Американського астрономічного товариства в Гонолулу, а три статті — головним автором однієї з яких є Ґільберт — подали до наукових журналів.

Розміри найближчої до зорі планети (TOI 700 b) майже такі, як у Землі. Її поверхня, ймовірно, тверда, а період обертання становить 10 діб. Середня планета, TOI 700 c, в 2,6 рази більша за Землю (це значення лежить в межах розмірів Землі та Нептуна), має період обертання 16 діб і, ймовірно, є газовою планетою. TOI 700 d — найвіддаленіша від зорі планета з відомих в системі. Вона єдина в зоні життя, на 20% більша, ніж Земля, має період обертання 37 діб і отримує від своєї зорі 86% енергії, від кількості енергії, яку Сонце дає Землі. Існує думка, що всі планети мають синхронні орбіти. Це означає, що вони роблять один оберт навколо вісі за період обертання навколо зорі, тому один бік кожної планети постійно освітлений, а другий перебуває в тіні.

Група науковців під керівництвом астронома Джозефа Родріґеса (Joseph Rodriguez) з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру в Кембриджі (штат Массачусетс) виконала спостереження за допомогою «Спітцер», щоб підтвердити існування TOI 700 d.

«Зважаючи на важливість цього відкриття, адже це перша від TESS планета розміром із Землю в зоні життя, ми дуже хотіли, щоб наше розуміння цієї системи було максимально конкретним», — сказав Родріґес. «Дані Spitzer показали, що TOI 700 d проходить перед зорею саме тоді, коли ми цього очікували. Це разюче доповнення до результатів місії, яка допомогла підтвердити дві планети TRAPPIST-1 та визначити ще п’ять біля цієї зорі».

Спостережні дані від «Спітцер» підвищили впевненість науковців, що TOI 700 d — справді планета, і покращили вимірювання значень її орбітального періоду на 56% та її розмірів на 38%. Вони також вказували на інші можливі астрофізичні причини транзитного сигналу, такі як наявність у системі меншої тьмяної зорі-супутника.

Родріґес та його колеги також використали спостережні дані від 1-метрового наземного телескопа в глобальній мережі обсерваторії Лас-Камбрес (Las Cumbres Observatory), щоб поліпшити впевненість науковців щодо орбітального періоду та розмірів 700 TOI на 30% і 36% відповідно.

Оскільки зоря TOI 700 лежить неподалік від Сонця, а тому є яскравою, і не показує жодних зоряних спалахів, система є головним кандидатом на точні вимірювання маси наземними обсерваторіями. Ці вимірювання можуть підтвердити уявлення вчених про те, що внутрішня і зовнішня планети тверді, а середня планета складається з газу.

Майбутні місії можуть виявити, чи мають планети атмосфери, і, якщо так, навіть визначити їхній склад.

Хоча точні умови на TOI 700 d невідомі, науковці можуть використовувати наявну інформацію, зокрема розмір планети, її орбіту й тип зорі, для створення комп’ютерних моделей, щоб прогнозувати ці умови. Дослідники з Центру космічних польотів імені Ґоддарда змоделювали 20 потенційних середовищ TOI 700 d, щоб оцінити, яке з них зумовить температури на поверхні та тиск, придатні для існування життя.

Ці 3D-кліматичні моделі дали змогу вивчити ріжноманітні типи поверхонь та склад атмосфер, що, як правило, відповідають тим, які науковці вважають потенційно придатними для підтримки життя. Оскільки TOI 700 d «замкнена» на свою зорю, хмари на планеті та напрямки вітру можуть разюче відрізнятися від земних.

В одній моделі розглядали TOI 700 d покриту океаном та зі щільною атмосферою з домішками вуглецю, тобто схожу на ту, що, як вважають науковці, оточувала Марс, коли він був молодий. Модельована атмосфера містить товстий шар хмар з боку зорі. В іншій моделі TOI 700 d розглядали як безхмарну, з суцільною сушею, версію сучасної Землі, де вітри дмуть з нічної сторони планети і сходяться в точці, оберненій до зорі.

Коли світло зорі проникає крізь атмосферу планети, воно взаємодіє з молекулами, такими як вуглекислий газ і азот, щоб утворити чіткі сигнали, тобто спектральні лінії. Науковці, які виконували моделювання, під керівництвом Габріель Енґленман-Суїсса (Gabrielle Englemann-Suissa), що працює в Асоціації університетів з космічних досліджень (Universities Space Research Association), створила модельовані спектри для 20 моделей TOI 700 d.

«Коли-небудь, коли у нас будуть реальні спектри від TOI 700 d, ми можемо порівняти їх з найкращим модельованим, а потім узгоджувати його з покращеною моделлю», — сказала Енґленман-Суїсса. «Це захоплює, бо незалежно від того, що ми дізнаємось про планету, вона матиме зовсім інакший вигляд, ніж те, що ми маємо тут, на Землі».

За інф. з сайту www.jpl.nasa.gov