Para Astronom Menemukan Planet Terdekat Seukuran Bumi Tanpa Atmosfer

Para astronom telah menemukan planet baru seukuran Bumi, SPECULOOS-3b, yang mengorbit dingin, Jupitersebuah bintang berukuran 55 tahun cahaya jauhnya. Berbeda dengan Bumi, planet ini kemungkinan besar tidak memiliki atmosfer karena radiasi yang kuat dari kedekatannya dengan bintang, sehingga menawarkan pemandangan unik tanpa hambatan untuk studi geologi langsung mengenai komposisi permukaan dan sejarahnya.

Sebuah planet baru yang mengorbit bintang kecil dan dingin yang berjarak hanya 55 tahun cahaya telah ditemukan oleh para astronom di MIT, Universitas Liège, dan tempat lain. Meskipun planet ekstrasurya di dekatnya mirip dengan Bumi dalam ukuran dan komposisi batuannya, di situlah kesamaannya berakhir. Perbedaan utamanya adalah dunia baru ini kemungkinan besar tidak memiliki atmosfer.

Dalam makalah yang diterbitkan pada 15 Mei 2024 di jurnal Astronomi Alampara peneliti mengkonfirmasi deteksi SPECULOOS-3b, sebuah planet seukuran Bumi yang kemungkinan besar tidak memiliki udara yang ditemukan tim menggunakan jaringan teleskop sebagai bagian dari proyek SPECULOOS (Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars).

Planet baru ini mengorbit bintang katai ultradingin di dekatnya – sejenis bintang yang lebih kecil dan lebih dingin dari Matahari. Bintang katai ultradingin dianggap sebagai jenis bintang paling umum di galaksi kita, meskipun bintang tersebut juga paling redup, sehingga sulit dikenali di langit malam.

Katai ultradingin yang menampung planet baru ini berukuran sepersepuluh dan 1.000 kali lebih redup dari matahari. Bintang ini ukurannya lebih mirip Jupiter dan dua kali lebih dingin dari Matahari. Namun, bintang katai tersebut memancarkan sejumlah besar energi ke permukaan planet karena jarak planet yang sangat dekat: SPECULOOS-3b mengorbit bintangnya hanya dalam waktu 17 jam. Jadi, satu tahun di planet baru lebih pendek dibandingkan satu hari di Bumi.

Karena letaknya yang sangat dekat dengan bintangnya, planet ini dibombardir dengan radiasi 16 kali lebih banyak per detik dibandingkan radiasi yang diterima Bumi dari Matahari. Tim percaya bahwa paparan yang intens dan tanpa henti seperti itu kemungkinan besar akan menguapkan atmosfer yang pernah ada di planet ini, mengubahnya menjadi bola batu yang tidak berudara, terbuka, dan melepuh.

Jika planet ini tidak memiliki atmosfer, para ilmuwan mungkin akan segera dapat mengetahui dengan tepat jenis batuan apa yang ada di permukaannya dan bahkan jenis proses geologi apa yang membentuk lanskapnya, seperti apakah kerak planet tersebut mengalami lautan magma, aktivitas vulkanik, dan aktivitas vulkanik. . lempeng tektonik di masa lalu.

“SPECULOOS-3b adalah planet pertama yang dapat kita pertimbangkan untuk membatasi sifat permukaan planet di luar tata surya,” kata rekan penulis studi Julien de Wit, profesor ilmu planet di DENGAN. “Dengan adanya dunia ini, pada dasarnya kita bisa mulai melakukan geologi eksoplanet. Betapa kerennya itu?”

Rekan penulis studi ini di MIT termasuk ilmuwan peneliti Benjamin Rackham dan Artem Burdanov, bersama dengan penulis utama Michel Gillon dari Universitas Liège dan rekan dari lembaga dan observatorium yang berkolaborasi di seluruh dunia.

Berbaris

Para astronom mengamati firasat pertama planet baru ini pada tahun 2021, dengan pengamatan yang dilakukan oleh SPECULOOS – jaringan enam teleskop robotik berukuran 1 meter (empat di Belahan Bumi Selatan, dan dua di Belahan Bumi Utara) yang terus memindai langit untuk mencari tanda-tanda keberadaannya. kehadiran. planet baru. planet yang mengorbit di sekitar bintang katai yang sangat dingin. SPECULOOS adalah proyek induk dari survei TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope-South), yang menemukan tujuh planet terestrial – beberapa berpotensi layak huni – di sekitar bintang kecil dingin yang disebut TRAPPIST-1.

SPECULOOS bertujuan untuk mengamati sekitar 1.600 bintang katai ultradingin di dekatnya. Karena bintang-bintang ini berukuran kecil, planet mana pun yang mengorbit dan melintas di depannya akan menghalangi cahayanya untuk sementara waktu, lebih besar dibandingkan planet yang mengorbit di sekitar bintang yang lebih besar dan terang. Bintang katai yang sangat dingin dapat memberikan para astronom pandangan yang lebih baik tentang planet mana pun tempat mereka mendarat.

Pada tahun 2021, teleskop di jaringan SPECULOOS menangkap beberapa tanda transit yang tidak meyakinkan, di depan salah satu bintang katai ultradingin yang berjarak sekitar 55 tahun cahaya. Kemudian pada tahun 2022, pemantauan ketat dengan teleskop Artemis milik MIT mengubah situasi.

“Meskipun ada struktur dalam data tahun 2021 yang tampaknya tidak meyakinkan, data Artemis tahun 2022 benar-benar menarik perhatian kami,” kenang Artem Burdanov dari MIT, yang mengelola SPECULOOS Northern Observatory. “Kami mulai menganalisis satu sinyal mirip transit yang jelas dalam data Artemis, dengan cepat memutuskan untuk meluncurkan kampanye di sekitar bintang ini, dan kemudian semuanya berjalan sesuai rencana.”

Pada tahun 2021, teleskop di jaringan SPECULOOS menangkap beberapa tanda transit yang tidak meyakinkan, di depan salah satu bintang katai ultradingin yang berjarak sekitar 55 tahun cahaya. Kemudian pada tahun 2022, pemantauan jarak dekat dengan teleskop Artemis milik MIT, yang digambarkan di sini, mengubah situasi. Kredit: D.Padron

Gelap Seperti Bulan

Tim fokus pada bintang tersebut dengan teleskop Artemis milik MIT, jaringan SPECULOOS lainnya, dan beberapa observatorium lainnya. Berbagai pengamatan menegaskan bahwa bintang tersebut memang menampung sebuah planet, yang tampaknya mengorbit setiap 17 jam. Dilihat dari banyaknya cahaya yang terhalang setiap kali melintas, para ilmuwan memperkirakan planet ini seukuran Bumi.

Mereka kemudian dapat memperkirakan sifat-sifat tertentu dari bintang-bintang dan planet-planet tersebut berdasarkan analisis cahaya bintang yang diambil oleh Benjamin Rackham dari MIT, yang memimpin kampanye menggunakan teleskop Magellan di Chili dan Amerika Serikat. NASA Fasilitas Teleskop Inframerah (IRTF) di Hawaii untuk menganalisis cahaya dari bintang katai ultradingin di dekatnya.

“Dari spektrum kami dan pengamatan lainnya, kami dapat mengatakan bahwa bintang tersebut memiliki suhu sekitar 2.800 kelvin, berusia sekitar 7 miliar tahun – tidak terlalu muda, dan tidak terlalu tua – serta cukup aktif, artinya telah terbakar cukup lama. waktu yang lama. banyak,” kata Rackham. “Kami pikir planet ini pasti tidak memiliki atmosfer lagi karena akan mudah terkikis oleh aktivitas bintang induknya yang terus-menerus.”

Tanpa atmosfer, apa yang akan dilihat seseorang jika dilihat dari permukaan planet?

“Jika tidak ada atmosfer, tidak akan ada langit biru atau awan – hanya kegelapan, seperti di permukaan bulan,” kata Rackham. “Dan 'matahari' akan menjadi bintang besar berwarna merah keunguan, berbintik, dan menyala-nyala yang akan tampak 18 kali lebih besar dari matahari yang terlihat di langit.”

Karena planet ini tidak memiliki atmosfer dan jaraknya relatif dekat, tim mengatakan SPECULOOS-3b adalah kandidat ideal untuk studi lanjutan yang dilakukan NASA. Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), yang cukup kuat untuk mengatasi cahaya bintang dan melihat lebih banyak detail bintang dan planet. Dengan pengamatan JWST, tim berharap dapat mengidentifikasi detail permukaan planet tersebut, yang merupakan penelitian exoplanet pertama dari jenisnya.

“Kami pikir planet ini hampir sama panasnya Venusjadi tidak bisa dihuni,” kata Rackham. “Suhunya tidak cukup panas untuk memiliki permukaan lava. Seharusnya itu adalah batuan padat. Tapi tergantung seberapa terang batunya, mungkin muncul kembali karena lempeng tektonik atau aktivitas vulkanik, atau karena aktivitas gunung berapi. bisa jadi sebuah planet yang terkikis oleh pelapukan luar angkasa dan memiliki permukaan yang jauh lebih gelap, kita harus bisa membedakan beberapa skenario menarik yang terjadi di permukaan planet ini.”

Untuk informasi lebih lanjut tentang penemuan ini:

Referensi: “Deteksi seukuran bumi planet ekstrasurya mengorbit bintang katai ultradingin terdekat SPECULOOS-3” oleh Michael Gillon, Peter P. Pedersen, Benjamin V. Rackham, Georgina Dransfield, Elsa Ducrot, Khalid Barkaoui, Artem Y. Burdanov, Urs Schroffenegger, Yilen Gomez Maqueo Chew, Susan M. Lederer , Raja Alonso, Adam J. Burgasser, Steve B. Howell, Norio Narita, Julien de Wit, Brice-Olivier Demory, Didier Queloz, Amaury HMJ Triaud, Laetitia Delrez, Emmanuel Jehin, Matthew J. Hooton, Lionel J. Garcia, Claudia Jano Munoz, Catriona A. Murray, Francisco J. Pozuelos, Daniel Sebastian, Mathilde Timmermans, Samantha J. Thompson, Sebastian Zuniga-Fernandez, Jesus Olive, Christian Aganze, Peter J. Loved, Thomas Baycroft, Zouhair Benkhaldoun, David Berardo, Emeline Bolmont, Catherine A. Clark, Yasmin T. Davis, Fatemeh Davoudi, Zoë L. de Beaux, Jerome P. de Leon, Masahiro Ikoma, Kai Ikuta, Keisuke Isogai, Izuru Fukuda, Akihiko Fukui, Roman Gerasimov, Mourad Ghachoui, Maximilian N , Samantha Hasler, Yuya Hayashi, Kevin Heng, Renyu Hu, Taiki Kagetani, Yugo Kawai, Kiyoe Kawauchi, Daniel Kitzmann, Daniel DB Koll, Monika Lendl, John H. Livingston, Xintong Lyu, Erik A. Meier Valdés, Mayuko Mori, James J . McCormac, Philip Murgas, Prajwal Niraula, Enric Palle, Ilse Plauchu-Frayn, Rafael Rebolo, Laurence Sabin, Yannick Schackey, Nicole Schanche, Franck Selsis, Alfredo Sota, Manu Stalport, Matthew R. Standing, Keivan G. Stassun, Motohide Tamura. , Yuka Terada, Christopher A. Theissen, Martin Turbet, Valerie Van Grootel, Roberto Varas, Noriharu Watanabe dan Francis Zong Lang, 15 Mei, Astronomi Alam.
DOI: 10.1038/s41550-024-02271-2

Penelitian ini sebagian didukung oleh Dewan Riset Eropa, Simons Foundation, dan Heising-Simons Foundation.