NASA-missies Spy Eerste mogelijke ‘Survivor’-planeet die White Dwarf Star knuffelt.

Een internationaal team van astronomen dat gebruikmaakt van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en de gepensioneerde Spitzer Space Telescope heeft gerapporteerd wat mogelijk de eerste intacte planeet is die dicht in een baan rond een witte dwerg wordt gevonden, het dichte overblijfsel van een zonachtige ster, slechts 40% groter dan Aarde.

Het object ter grootte van Jupiter, WD 1856 b genaamd, is ongeveer zeven keer groter dan de witte dwerg, WD 1856 + 534 genaamd. Het cirkelt elke 34 uur rond deze stellaire sintel, meer dan 60 keer sneller dan Mercurius om onze zon draait.

In deze illustratie draait WD 1856 b, een potentiële planeet van Jupiter-formaat, in een baan om zijn veel kleinere gastster, een vage witte dwerg. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

“WD 1856 b kwam op de een of andere manier heel dicht bij zijn witte dwerg en slaagde erin om heel te blijven”, zei Andrew Vanderburg, een assistent-professor in de astronomie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. “Het scheppingsproces van de witte dwerg vernietigt nabijgelegen planeten, en alles wat later te dichtbij komt, wordt meestal uit elkaar gescheurd door de enorme zwaartekracht van de ster. We hebben nog steeds veel vragen over hoe WD 1856 b op zijn huidige locatie is aangekomen zonder een van die lotgevallen te hebben ontmoet. “

Een paper over het systeem, geleid door Vanderburg en inclusief verschillende NASA-co-auteurs, verschijnt in het nummer van 17 september van Nature en is nu online beschikbaar.

TESS bewaakt bijna een maand lang grote delen van de lucht, sectoren genaamd. Deze lange blik stelt de satelliet in staat om exoplaneten of werelden buiten ons zonnestelsel te vinden door veranderingen in de helderheid van de sterren vast te leggen die worden veroorzaakt wanneer een planeet zijn ster kruist of door zijn ster gaat.

De satelliet zag WD 1856 b op ongeveer 80 lichtjaar afstand in het noordelijke sterrenbeeld Draco. Hij cirkelt rond een koele, stille witte dwerg die ongeveer 18.000 kilometer in doorsnee is, misschien wel 10 miljard jaar oud is, en is een ver lid van een drievoudig sterrensysteem.

Wanneer een zonachtige ster geen brandstof meer heeft, zwelt hij op tot honderden tot duizenden keren zijn oorspronkelijke grootte en vormt hij een koelere rode reuzenster. Uiteindelijk werpt het zijn buitenste gaslagen uit en verliest tot 80% van zijn massa. De resterende hete kern wordt een witte dwerg. Alle objecten in de buurt worden typisch verzwolgen en verbrand tijdens dit proces, wat in dit systeem de WD 1856 b in zijn huidige baan zou hebben opgenomen. Vanderburg en zijn collega’s schatten dat de mogelijke planeet minstens 50 keer verder weg van zijn huidige locatie moet zijn ontstaan.

Kijk hoe een mogelijke reuzenplaneet de chaotische geschiedenis van zijn kleine ster heeft overleefd. De WD 1856 b ter grootte van Jupiter is bijna zeven keer zo groot als de witte dwerg waar hij elke anderhalve dag omheen draait. Astronomen ontdekten het met behulp van gegevens van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en de inmiddels gepensioneerde Spitzer Space Telescope.

Credits: NASA / JPL-Caltech / Goddard Space Flight Center.

YouTube

We weten al lang dat nadat witte dwergen zijn geboren, verre kleine objecten zoals asteroïden en kometen naar binnen kunnen verstrooien naar deze sterren. Ze worden meestal uit elkaar getrokken door de sterke zwaartekracht van een witte dwerg en veranderen in een puinschijf ”, zegt co-auteur Siyi Xu, een assistent-astronoom bij het internationale Gemini Observatorium in Hilo, Hawaii, een programma van het NOIRLab van de National Science Foundation. . “Daarom was ik zo opgewonden toen Andrew me over dit systeem vertelde. We hebben aanwijzingen gezien dat planeten zich ook naar binnen zouden kunnen verspreiden, maar dit lijkt de eerste keer dat we een planeet hebben gezien die de hele reis intact heeft gemaakt. “

Het team stelt verschillende scenario’s voor die WD 1856 b op een elliptisch pad rond de witte dwerg hadden kunnen duwen. Dit traject zou in de loop van de tijd meer cirkelvormig zijn geworden naarmate de zwaartekracht van de ster het object uitrekte, waardoor enorme getijden ontstonden die zijn orbitale energie verdreven.

“Het meest waarschijnlijke geval betreft verschillende andere lichamen ter grootte van Jupiter in de buurt van de oorspronkelijke baan van WD 1856 b”, zei co-auteur Juliette Becker, een 51 Pegasi b Fellow in planetaire wetenschap aan Caltech (California Institute of Technology) in Pasadena. “De zwaartekracht van objecten die zo groot zijn, zou gemakkelijk de instabiliteit kunnen veroorzaken die je nodig zou hebben om een planeet naar binnen te slaan. Maar op dit moment hebben we nog steeds meer theorieën dan datapunten. “

Andere mogelijke scenario’s zijn de geleidelijke zwaartekrachtsleep van de twee andere sterren in het systeem, rode dwergen G229-20 A en B, gedurende miljarden jaren en een flyby van een malafide ster die het systeem verstoort. Het team van Vanderburg denkt dat deze en andere verklaringen minder waarschijnlijk zijn, omdat ze nauwkeurig afgestelde omstandigheden vereisen om dezelfde effecten te bereiken als de potentiële reuzenplaneten.

Objecten ter grootte van Jupiter kunnen een enorm scala aan massa’s innemen, van planeten die slechts een paar keer zo zwaar zijn als de aarde tot sterren met een lage massa die duizenden keren de massa van de aarde zijn. Anderen zijn bruine dwergen, die zich op de grens tussen planeet en ster bevinden. Gewoonlijk wenden wetenschappers zich tot radiale snelheidswaarnemingen om de massa van een object te meten, wat kan duiden op de samenstelling en aard ervan. Deze methode werkt door te bestuderen hoe een in een baan rond voorwerp aan zijn ster trekt en de kleur van zijn licht verandert. Maar in dit geval is de witte dwerg zo oud dat zijn licht zowel te zwak als te karakterloos is geworden voor wetenschappers om merkbare veranderingen te detecteren.

In plaats daarvan observeerde het team het systeem in het infrarood met behulp van Spitzer, slechts een paar maanden voordat de telescoop werd ontmanteld. Als WD 1856 b een bruine dwerg of een lichte ster was, zou hij zijn eigen infrarode gloed uitstralen. Dit betekent dat Spitzer een helderdere doorgang zou registreren dan wanneer het object een planeet was, die licht zou blokkeren in plaats van uitzenden. Toen de onderzoekers de Spitzer-gegevens vergeleken met waarnemingen van de doorvoer van zichtbaar licht, gemaakt met de Gran Telescopio Canarias op de Canarische Eilanden in Spanje, zagen ze geen waarneembaar verschil. Dat, in combinatie met de ouderdom van de ster en andere informatie over het systeem, bracht hen tot de conclusie dat WD 1856 b hoogstwaarschijnlijk een planeet is die niet groter is dan 14 keer de grootte van Jupiter. Toekomstig onderzoek en observaties kunnen deze conclusie wellicht bevestigen.

Het vinden van een mogelijke wereld die dicht in een baan om een witte dwerg cirkelt, bracht co-auteur Lisa Kaltenegger, Vanderburg en anderen ertoe om na te denken over de implicaties voor het bestuderen van atmosferen van kleine rotsachtige werelden in vergelijkbare situaties. Stel bijvoorbeeld dat een planeet ter grootte van de aarde zich binnen het bereik van orbitale afstanden rond WD 1856 bevond, waar water op het oppervlak zou kunnen bestaan. Met behulp van gesimuleerde waarnemingen laten de onderzoekers zien dat NASA’s aankomende James Webb Space Telescope water en kooldioxide op de hypothetische wereld kon detecteren door slechts vijf transits te observeren.

De resultaten van deze berekeningen, geleid door Kaltenegger en Ryan MacDonald, beiden verbonden aan Cornell University in Ithaca, New York, zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters en zijn online beschikbaar.

“Nog indrukwekkender was dat Webb in slechts 25 transits gascombinaties kon detecteren die mogelijk wijzen op biologische activiteit op een dergelijke wereld”, zei Kaltenegger, de directeur van het Carl Sagan Institute van Cornell. “WD 1856 b suggereert dat planeten de chaotische geschiedenis van witte dwergen kunnen overleven. Onder de juiste omstandigheden zouden die werelden levensomstandigheden langer kunnen handhaven dan de tijdschaal die voor de aarde is voorspeld. Nu kunnen we veel nieuwe intrigerende mogelijkheden verkennen voor werelden die in een baan om deze dode sterrenkernen cirkelen. “

Er is momenteel geen bewijs dat suggereert dat er andere werelden in het systeem zijn, maar het is mogelijk dat er nog meer planeten bestaan die nog niet zijn gedetecteerd. Ze kunnen banen hebben die langer zijn dan de tijd dat TESS een sector observeert of zodanig worden gekanteld dat er geen transits plaatsvinden. De witte dwerg is ook zo klein dat de mogelijkheid om transits te vangen van planeten verder weg in het systeem erg klein is.

TESS is een NASA Astrophysics Explorer-missie onder leiding en beheer van MIT in Cambridge, Massachusetts, en beheerd door NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Andere partners zijn onder meer Northrop Grumman, gevestigd in Falls Church, Virginia, NASA’s Ames Research Center in Silicon Valley in Californië, het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, MIT’s Lincoln Laboratory en het Space Telescope Science Institute in Baltimore. Meer dan een dozijn universiteiten, onderzoeksinstituten en observatoria wereldwijd nemen deel aan de missie.

NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Zuid-Californië beheerde de Spitzer-missie voor het Directoraat Wetenschappelijke Missie in Washington. Wetenschappelijke gegevens van Spitzer worden nog steeds geanalyseerd door de wetenschappelijke gemeenschap via het gegevensarchief van Spitzer, dat zich bevindt in het Infrared Science Archive, gehuisvest in het Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) bij Caltech. Wetenschappelijke operaties werden uitgevoerd in het Spitzer Science Center in Caltech.


Ga voor meer informatie over TESS naar:

Ga voor meer informatie over Spitzer naar:


Gepubliceerd door:

NASA


Geef een reactie