Bombas de luz únicas para exoplanetas, el estudio de satélites del sistema estelar cercano

Mientras exploraba dos exoplanetas en un sistema estelar cercano y brillante, el satélite Khufu de la Agencia Espacial Europea que caza exoplanetas descubrió inesperadamente el tercer planeta conocido del sistema cruzando la cara de la estrella. Los investigadores dicen que este tránsito revela detalles emocionantes sobre un planeta raro «sin paralelo conocido».

Este descubrimiento es uno de los primeros resultados del Khufu de la Agencia Espacial Europea (que caracteriza a un satélite extrasolar), y por primera vez planeta extrasolar المجموعة Con un período de más de 100 días se ha observado pasar una estrella lo suficientemente brillante como para ser visible a simple vista.

Esta brillante estrella parecida al sol, llamada Nu2 Lupi, se encuentra a menos de 50 años luz de la Tierra en la constelación de Wolf (Wolf). En 2019, el buscador de planetas de velocidad radial de alta resolución (HARPS) del telescopio de 3,6 metros de ESO en Chile descubrió tres exoplanetas (llamados «b», «c» y «d», siendo la estrella un objeto «A») en el sistema, con masas entre las masas de la Tierra y Neptuno y las órbitas duran 11,6, 27,6 y 107,6 días. Más profundo dos de estos planetas—Byc— más tarde se descubrió que cruzaban el Nu2 Lupi por el satélite de exploración de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA, lo que lo convierte en uno de los tres únicos a simple vista. estrellas Conocido por albergar varios planetas en tránsito.

«Los sistemas de tránsito como el Nu2 Lupi son de suma importancia en nuestra comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas, ya que podemos comparar muchos planetas alrededor de la misma estrella brillante en detalle», dice Letitia Delris de la Universidad de Lieja, Bélgica, y líder autor del nuevo descubrimiento.

«Nos propusimos basarnos en estudios previos del Nu2 Lupi y observar los planetas byc cruzando la faz del Nu2 Lupi con Keops, pero mientras transitamos por el planeta c descubrimos algo sorprendente: un tránsito inesperado por el planeta ‘d’ que se encuentra más lejos en el sistema «.

Los tránsitos planetarios crean una valiosa oportunidad para estudiar la atmósfera, la órbita, el tamaño y el interior del planeta. Un planeta en tránsito bloquea un porcentaje diminuto pero detectable de la luz de su estrella cuando transita frente a su estrella, y fue esta gota de luz lo que llevó a Laetitia y sus colegas a su descubrimiento. Dado que los exoplanetas de largo período orbitan lejos de sus estrellas, las posibilidades de verlos durante los tránsitos son increíblemente bajas, lo que hace que el descubrimiento de Keops sea una verdadera sorpresa.

Utilizando las capacidades de alta resolución de Cheops, se descubrió que el Planeta D tenía aproximadamente 2,5 veces el radio de la Tierra, se confirmó que tarda poco más de 107 días en orbitar una vez alrededor de su estrella, y utilizando observaciones de archivo de telescopios terrestres, encontró una masa de 8,8 veces. Bloque de tierra.

«La cantidad de radiación estelar que llega al planeta d también es moderada en comparación con muchos otros exoplanetas descubiertos; en nuestro sistema solar, Nu2 Lupi d orbita entre Mercurio y Venus», agrega el coautor David Ehrenreich de la Universidad de Ginebra, Suiza. «Combinado con su brillante estrella madre, un largo período orbital y la idoneidad para la caracterización de seguimiento, esto hace que el planeta d sea muy emocionante: es un objeto excepcional sin paralelo conocido, y seguramente es un objetivo de oro para estudios futuros».

La mayoría de los exoplanetas de largo tránsito descubiertos hasta ahora se han encontrado alrededor de estrellas que son demasiado débiles para permitir un seguimiento detallado, lo que significa que se sabe poco sobre las propiedades de sus planetas. Sin embargo, el Nu2 Lupi es lo suficientemente brillante como para ser un objetivo atractivo para otros telescopios poderosos en el espacio, como el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA o el próximo Telescopio Espacial James Webb de NASA / ESA / CSA, o grandes observatorios en el planeta. .

«Debido a sus características generales y su órbita, esto hace que el planeta sea un objetivo especialmente adecuado para estudiar un exoplaneta con una atmósfera templada alrededor de una estrella similar al Sol», dice Letitia.

Al combinar los nuevos datos de Cheops con los datos de archivo de otros observatorios, los investigadores pudieron determinar con precisión la densidad media de todos los planetas Nu2 Lupi conocidos, imponiendo fuertes restricciones a sus combinaciones potenciales.

Encontraron que el Planeta B es principalmente rocoso, mientras que los planetas C y D parecen tener grandes cantidades de agua cubiertas de hidrógeno y helio. De hecho, los planetas cyd contienen mucha más agua que la Tierra: una cuarta parte de la masa de cada planeta está formada por agua, en comparación con menos del 0,1% de la Tierra. Sin embargo, esta agua no es líquida, sino que toma la forma de hielo a alta presión o vapor a alta temperatura.

«Si bien ninguno de estos planetas sería habitable, su diversidad hace que el sistema sea más emocionante y un gran potencial futuro para probar cómo se forman y cambian estos objetos con el tiempo», dice Kate Isaacs, científica del proyecto Cheops de la ESA. «También existe la posibilidad de buscar anillos o lunas en el sistema Nu2 Lupi, ya que la alta resolución y estabilidad de Khufu podrían permitir la detección de cuerpos aproximadamente del tamaño de Marte».

Khufu fue diseñado para recopilar datos de ultra resolución sobre estrellas individuales conocidas por albergar planetas, en lugar de estudiar exoplanetas potenciales alrededor de muchas estrellas, y este enfoque y precisión han demostrado ser excepcionalmente útiles para comprender los sistemas estelares que nos rodean.

«Estos emocionantes resultados demuestran una vez más el enorme potencial de Keops», agrega Kate. «Keops nos permitirá no solo comprender mejor los exoplanetas conocidos, como se muestra en este y otros resultados iniciales de la misión, sino también descubrir nuevos planetas y revelar sus secretos».