Choć wokół innych gwiazd odkryto tysiące planet, niewiele o nich wiadomo. Katalog NASA zawierający 126 egzotycznych, nowo odkrytych światów zawiera szczegółowe pomiary, które pozwalają na porównania z naszym własnym Układem Słonecznym.
Katalog szczegółowo opisuje fascynującą mieszankę typów planet poza naszym Układem Słonecznym, od rzadkich światów z ekstremalnymi środowiskami po takie, na których prawdopodobnie może istnieć życie.
Planety zostały przeanalizowane przez duży, międzynarodowy zespół naukowców przy użyciu należącego do NASA satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) we współpracy z Obserwatorium WM Keck na Maunakea na Hawajach. Zostały one opisane w dzisiejszym wydaniu The Astrophysical Journal Suplement.
„Stosunkowo niewiele spośród wcześniej znanych egzoplanet posiada pomiar zarówno masy, jak i promienia. Kombinacja tych pomiarów mówi nam, z czego planety mogą być zbudowane i jak powstały” – powiedział Stephen Kane, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside i główny badacz badanie TESS-Keck.
„Dzięki tym informacjom możemy zacząć odpowiadać na pytania dotyczące miejsca naszego Układu Słonecznego na tle innych układów planetarnych” – powiedział Kane.
Zespół badawczy spędził trzy lata na opracowywaniu katalogu. Przeanalizowali ponad 13 000 pomiarów prędkości radialnej (RV), aby obliczyć masy 120 potwierdzonych planet oraz sześciu planet kandydujących rozsianych po północnym niebie.
Chociaż same planety nie są widoczne, wywierają widoczny wpływ. Podczas orbitowania planety przyciągają swoje gwiazdy macierzyste, powodując ich „kołysanie”. Kiedy gwiazda zbliża się do teleskopu, jej światło widzialne staje się nieco bardziej niebieskie; gdy się od nas oddala, światło staje się nieco bardziej czerwone.
Przypomina to zachowanie dźwięku. Ze względu na efekt Dopplera syrena wozu strażackiego staje się wyższa, gdy podjeżdża bliżej, i cichsza, gdy odjeżdża.
„Te pomiary RV pozwalają astronomom wykrywać i poznawać właściwości tych układów egzoplanetarnych. Kiedy widzimy gwiazdę regularnie kołyszącą się w tę i z powrotem, możemy wywnioskować obecność krążącej wokół niej planety i zmierzyć jej masę” – powiedział Ian Crossfield z Uniwersytetu w Kansas astrofizyk i współautor katalogu.
Kilka planet w przeglądzie TESS-Keck wyróżnia się jako kamienie probiercze umożliwiające pogłębienie wiedzy astronomów na temat różnorodnych sposobów formowania się i ewolucji planet.
Powiązany artykuł badawczy, którego autorką jest studentka UCR, Michelle Hill, ogłasza odkrycie dwóch nowych planet krążących wokół gwiazdy takiej jak nasze Słońce. Pierwsza to planeta „sub-Saturna”, której masa i promień znajdują się pomiędzy Neptuna i Saturna.
„Toczy się debata na temat tego, czy planety pod Saturnem są naprawdę rzadkie, czy też po prostu nie jesteśmy w stanie znaleźć takich planet” – powiedział Hill. „Tak więc ta planeta, TOI-1386 b, jest ważnym dodatkiem do tej grupy demograficznej planet”.
TOI-1386 b okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 26 dni. Tymczasem jej sąsiadka, planeta o masie zbliżonej do Saturna, potrzebuje 227 dni, aby okrążyć tę samą gwiazdę.
Inny artykuł badawczy, którego autorką jest absolwentka UCR, Daria Pidhorodetska, opisuje planetę mniej więcej o połowę mniejszą od Neptuna, której okrążenie swojej gwiazdy, która jest bardzo podobna do naszego Słońca, zajmuje zaledwie 19 dni.
„Planety mniejsze od Neptuna, ale większe od Ziemi to najpowszechniejsze światy w naszej galaktyce, a mimo to nie ma ich w naszym Układzie Słonecznym. Za każdym razem, gdy odkrywana jest nowa, przypominamy sobie, jak różnorodny jest nasz Wszechświat i że nasze istnienie w kosmosie może być bardziej wyjątkowy, niż możemy zrozumieć” – powiedziała Pidhorodetska.
Istnieje wiele gwiazd, które nie są podobne do naszego Słońca. Jeśli naukowcy chcą dokonać trafnych porównań między naszym światem a innymi światami, muszą znaleźć gwiazdy o podobnym wieku, rozmiarze i masie. „Wtedy będziemy mogli porównać jabłka z jabłkami” – powiedział Kane. „To ekscytująca część artykułów przygotowanych przez Michelle i Darię, ponieważ na to pozwalają”.
W katalogu szczegółowo opisano także planety o jeszcze bardziej ekstremalnych, ultrakrótkich orbitach wokół gwiazd, w przeciwieństwie do naszego Słońca. Jedna z nich znajduje się tak blisko swojego pomarańczowego karła, że okrąża ją w niecałe 12 godzin.
„TOI-1798 c okrąża swoją gwiazdę tak szybko, że rok na tej planecie trwa krócej niż pół dnia na Ziemi. Ze względu na bliskość gwiazd macierzystych planety takie jak ta są również bardzo gorące – otrzymują ponad 3000 razy więcej ciepła promieniowania, jakie Ziemia otrzymuje od Słońca” – powiedział Alex Polański, absolwent fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Kansas oraz główny autor artykułu katalogowego.
„Istnienie w tak ekstremalnym środowisku oznacza, że planeta prawdopodobnie utraciła całą atmosferę, którą pierwotnie utworzyła” – powiedział Polański.
Ostatecznie ten nowy katalog stanowi istotny wkład zarówno w misję TESS NASA, jak i w odpowiedź na pytanie, czy inne planety są w stanie pomieścić życie, jakie znamy.
„Czy jesteśmy wyjątkowi? Jury wciąż nie rozstrzygnęło tej kwestii, ale nasz nowy katalog masowy stanowi ważny krok w kierunku odpowiedzi na to pytanie” – powiedział Kane.