ESAn eksoplaneettoja etsivä Cheops avaruusobservatorio vahvisti havainnoillaan neljän lämpimän eksoplaneetan olemassaolon, jotka kiertävät neljää eri tähteä Linnunradassamme. Näiden eksoplaneettojen koko on Maan ja Neptunuksen välillä, ja ne kiertävät tähtiään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa.
 |
Tähän kaavioon on koottu tärkeimmät havaittujen mini-neptunuksien ominaisuudet, jotka ovat vahvistuneet useiden havaintojen avulla. Klikkaa kuvaa suuremmaksi! Kuva ESA (Acknowledgement: work performed by ATG under contract for
ESA), CC BY-SA 3.0 IGO. |
Nämä niin kutsutut mini-neptunukset ovat erilaisia kuin mikään Aurinkokuntamme planeetta ja ne ovat ”puuttuva linkki" Maan kaltaisten ja Neptunuksen kaltaisten planeettojen välillä. Mini-neptunukset ovat yleisimpiä tunnetuista eksoplaneettatyypeistä, ja tähtitieteilijät ovat alkaneet löytää niitä yhä enemmän kirkkaita tähtiä kiertäviltä radoilta.
Mini-neptunukset ovat pienempiä, viileämpiä ja vaikeammin
löydettävissä kuin niin sanotut kuumat jupiterit, joita on löydetty
runsaasti. Vaikka kuumat jupiterit kiertävät tähteensä muutamassa tunnissa tai vuorokaudessa
ja niiden pintalämpötila on tyypillisesti yli 1 000 °C, lämpimillä mini-neptunuksilla
kestää kauemmin kiertää tähtiään ja niiden pintalämpötila on viileämpiä, vain
noin 300 °C.
Ensimmäinen merkki näiden neljän uuden eksoplaneetan
olemassaolosta löytyi NASAn TESS-avaruusobservatorion havainnoista. Tämä
avaruusalus havaitsi kuitenkin vain 27 vuorokautta kutakin tähteä. Jokaiselta
tähdeltä havaittiin vihje ylikulkuun – valon himmenemiseen planeetan kulkiessa
tähtensä edestä. Jatketun tehtävänsä aikana TESS havaitsi uudelleen näitä tähtiä
ja ylikulku havaittiin uudelleen, mikä viittaa planeettojen olemassaoloon.
Tutkijat laskivat todennäköisimmän kiertoradan ja suuntasivat
Cheopsin samoihin tähtiin silloin, kun planeettojen ylikulku oli odotettavissa.
Tämän hit-or-miss-menettelyn aikana Cheops pystyi mittaamaan kunkin
eksoplaneetan ylikulun ja vahvistamaan niiden olemassaolon, löytämään niiden
todelliset kiertoradat ja ottamaan seuraavan askeleen niiden
karakterisoinnissa.
Neljän äskettäin löydetyn planeetan kiertoradat ovat 21 – 53
vuorokautta neljän eri tähden ympärillä. Niiden löytäminen on välttämätöntä,
koska se tuo havaintomme tunnetuista eksoplaneetoista lähemmäksi pidempiä
kiertoratoja, joita löydämme omasta Aurinkokunnastamme.
Yksi mini-neptunuksien vielä ratkaisemattomista kysymyksistä
on, miten ne ovat muodostuneet. Tähtitieteilijät arvioivat, että niillä on
rautakivinen ydin ja joiden ulkokerrokset ovat paksumpia mutta kevyempää
materiaalia. Eri teoriat ennustavat erilaisia ulkokerroksia: onko niissä
syviä nestemäisen veden valtameriä, vety- ja heliumilmakehää vai puhdasta
vesihöyryä?
Mini-neptunusten koostumuksen löytäminen on tärkeää tämän
tyyppisen planeetan muodostumishistorian ymmärtämiseksi. Vettä sisältävät mini-neptunukset
muodostuivat luultavasti kaukana planeettajärjestelmänsä jäisille alueilla
ennen siirtymistä sisäänpäin, kun taas kiven ja kaasun yhdistelmät kertoisivat
meille, että nämä planeetat pysyivät samassa paikassa muodostuessaan.
Uudet Cheopsin havainnot auttoivat määrittämään neljän
eksoplaneetan säteen, kun taas niiden massa voitiin määrittää maanpäällisten
teleskooppien havaintojen avulla. Planeetan massan ja säteen yhdistäminen antaa
arvion sen kokonaistiheydestä.
Tiheys voi antaa vain ensimmäisen arvion rautakivisen ytimen
massasta. Vaikka tämä uusi tieto tiheydestä on tärkeä askel eteenpäin mini-neptunuksen
ymmärtämisessä, se ei sisällä tarpeeksi tietoa tehdäkseen johtopäätöksen
ulkokerroksille.
Havaitut eksoplaneetat kiertävät kirkkaita tähtiä, mikä
tekee niistä täydelliset ehdokkaat NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin
seurantahavainnoille tai ESAn tulevalle Ariel-obsrvatoriolle. Spektroskooppiset
havainnot voisivat selvittää, mitä niiden ilmakehä sisältää ja antaa lopullisen
vastauksen niiden ulkokerrosten koostumuksesta.
Täydellistä karakterisointia tarvitaan näiden kappaleiden
muodostumisen ymmärtämiseksi. Näiden planeettojen koostumuksen tunteminen
kertoo meille, millä mekanismilla ne muodostuivat varhaisissa
planeettajärjestelmissä. Tämä puolestaan auttaa meitä ymmärtämään paremmin Aurinkokuntamme
alkuperää ja kehitystä.
Tutkimukset julkaistiin neljässä julkaisussa:
‘Two Warm Neptunes transiting HIP 9618 revealed by TESS & Cheops’ by H. P. Osborn et al. is published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/stad1319
‘TESS and CHEOPS Discover Two Warm Sub-Neptunes Transiting the Bright K-dwarf HD15906’ by A. Tuson et al. is published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/stad1369
‘TOI-5678 b: a 48-day transiting Neptune-mass planet characterized with CHEOPS and HARPS’ by S. Ulmer-Moll et al. is published in Astronomy & Astrophysics. https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202245478
