Международная группа исследователей во главе с Шарлем Кадье, доктором философии, студент Университета Монреаля и член Института исследований экзопланет (iREx) объявил об открытии TOI-1452 b, экзопланеты, вращающейся вокруг одной из двух маленьких звезд в двойной системе, расположенной в созвездии Дракона на расстоянии около 100 световых лет от Земли. Экзопланета немного больше по размеру и массе, чем Земля, и расположена на расстоянии от своей звезды, где ее температура не будет ни слишком высокой, ни слишком низкой, чтобы на ее поверхности существовала жидкая вода. Астрономы считают, что это может быть «планета-океан», планета, полностью покрытая толстым слоем воды, похожая на некоторые спутники Юпитера и Сатурна. В статье, опубликованной сегодня в The Astronomical Journal, Кадье и его команда описывают наблюдения, которые прояснили природу и характеристики этой уникальной экзопланеты.
«Я чрезвычайно горжусь этим открытием, потому что оно демонстрирует высокий уровень наших исследователей и приборов», — сказал Рене Дойон, профессор Университета Монреаля и директор iREx и Обсерватории Мон-Мегантик (OMM). «Благодаря OMM, специальному инструменту, разработанному в наших лабораториях под названием SPIRou, и инновационному аналитическому методу, разработанному нашей исследовательской группой, мы смогли обнаружить эту единственную в своем роде экзопланету». Именно космический телескоп НАСА TESS, который исследует все небо в поисках планетарных систем, близких к нашей, навел исследователей на след этой экзопланеты. Основываясь на сигнале TESS, который показывал небольшое уменьшение яркости каждые 11 дней, астрономы предсказали планету примерно на 70% больше Земли.
Шарль Кадье принадлежит к группе астрономов, которые проводят наземные наблюдения за кандидатами, идентифицированными TESS, чтобы подтвердить тип и характеристики их планет. Он использует PESTO, камеру, установленную на телескопе OMM, которая была разработана профессором Университета Монреаля Дэвидом Лафреньером и его доктором философии. студент Франсуа-Рене Лашапель. «OMM сыграл решающую роль в подтверждении природы этого сигнала и оценке радиуса планеты», — пояснил Кадье. «Это не была рутинная проверка. Мы должны были убедиться, что сигнал, обнаруженный TESS, действительно был вызван экзопланетой, вращающейся вокруг TOI-1452, самой большой из двух звезд в этой двойной системе».
Звезда-хозяин TOI-1452 намного меньше нашего Солнца и является одной из двух звезд одинакового размера в двойной системе. Две звезды вращаются вокруг друг друга и разделены таким небольшим расстоянием — 97 астрономических единиц, или примерно в два с половиной раза больше расстояния между Солнцем и Плутоном, — что телескоп TESS видит их как единую светящуюся точку. Но разрешение PESTO достаточно высокое, чтобы различить два объекта, и изображения показали, что экзопланета действительно вращается вокруг TOI-1452, что было подтверждено последующими наблюдениями японской группы.
Чтобы определить массу планеты, исследователи наблюдали за системой с помощью прибора SPIRou, установленного на канадско-французско-гавайском телескопе на Гавайях. Разработанный в основном в Канаде, SPIRou идеально подходит для изучения звезд с малой массой, таких как TOI-1452, поскольку он работает в инфракрасном спектре, где эти звезды наиболее ярки. Даже тогда потребовалось более 50 часов наблюдений, чтобы оценить массу планеты, которая, как считается, почти в пять раз превышает массу Земли.
Исследователи Этьен Артиго и Нил Кук, также из iREx в Университете Монреаля, сыграли ключевую роль в анализе данных. Они разработали мощный аналитический метод, способный обнаружить планету в данных, собранных с помощью SPIRou. «Метод LBL [построчно] позволяет нам очищать данные, полученные с помощью SPIRou, от многих паразитных сигналов и выявлять слабую сигнатуру планет, подобных обнаруженной нашей командой», — пояснил Артигау. В команду также входят исследователи из Квебека Фарбод Джахандар и Томас Вандал, два доктора философии. студенты Университета Монреаля. Джахандар проанализировал состав родительской звезды, что полезно для определения внутренней структуры планеты, а Вандал участвовал в анализе данных, собранных с помощью SPIRou.
Экзопланета TOI-1452 b, вероятно, каменистая, как Земля, но ее радиус, масса и плотность указывают на то, что мир сильно отличается от нашего. Земля по сути очень сухая планета; хотя мы иногда называем ее Голубой планетой, потому что около 70% ее поверхности покрыто океаном, вода на самом деле составляет лишь незначительную часть ее массы — менее 1%. На некоторых экзопланетах воды может быть гораздо больше. В последние годы астрономы идентифицировали и определили радиус и массу многих экзопланет размером между Землей и Нептуном (примерно в 3,8 раза больше Земли). Некоторые из этих планет имеют плотность, которую можно объяснить только в том случае, если большая часть их массы состоит из более легких материалов, чем те, которые составляют внутреннюю структуру Земли, такие как вода. Эти гипотетические миры были названы «планетами-океанами».
«TOI-1452 b — один из лучших кандидатов на роль планеты-океана, который мы нашли на сегодняшний день», — сказал Кадье. «Его радиус и масса предполагают гораздо более низкую плотность, чем можно было бы ожидать для планеты, которая в основном состоит из металла и камня, такой как Земля». Михаил Плотников и Диана Валенсия из Университета Торонто — специалисты по моделированию внутреннего пространства экзопланеты. Их анализ TOI-1452 b показывает, что вода может составлять до 30% его массы, что соответствует доле некоторых естественных спутников в нашей Солнечной системе, таких как спутники Юпитера Ганимед и Каллисто и спутники Сатурна Титан и Энцелад.
Такая экзопланета, как TOI-1452 b, является идеальным кандидатом для дальнейшего наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, или сокращенно Уэбба. Это одна из немногих известных планет с умеренным климатом, которые демонстрируют характеристики, соответствующие планетам-океанам. Он находится достаточно близко к Земле, поэтому исследователи могут надеяться изучить его атмосферу и проверить эту гипотезу. И, по счастливой случайности, он расположен в области неба, которую телескоп может наблюдать круглый год. «Наши наблюдения с помощью телескопа Уэбба будут необходимы для лучшего понимания TOI-1452 b», — сказал Дойон, который рассказал о концепции компонента NIRISS Джеймса Уэбба. «Как только мы сможем, мы забронируем время на Уэббе, чтобы понаблюдать за этим странным и прекрасным миром».
Статья «TOI-1452 b: SPIRou и TESS обнаруживают суперземлю на умеренной орбите, проходящую через карлик M4», была опубликована 12 августа 2022 года в The Astronomical Journal. Помимо Шарля Кадье, Рене Дойона, Этьена Артиго, Нила Кука, Фарбода Джахандара и Томаса Вандала из iREx Университета Монреаля, в исследовательскую группу входят Николя Б. Коуэн (iREx, MSI, McGill, Канада); Бьорн Беннеке, Стефан Пеллетье и Антуан Дарво-Бернье (iREx, UdeM, Канада); Райан Клотье, бывший член iREx (Гарвард, США); и соавторы из Университета Торонто, Франции, Бразилии, США, Японии, Испании, Швейцарии, Португалии, Венгрии, Германии и Крыма.
