K2-18b - K2-18b

K2-18b
Esa-hubble-k2-18a impression.jpg
Umělecký dojem z K2-18b (vpravo) obíhající kolem červeného trpaslíka K2-18 (vlevo). Mezi nimi je zobrazen nepotvrzený kandidát na exoplanetu K2-18c.
Objev[1]
Discovery siteKeplerův vesmírný dalekohled
Datum objevu2015
Tranzit
Orbitální charakteristiky[2]
0.1429+0.0060
−0.0065 au
21 380 000 km
Excentricita0.20±0.08
32.939623+0.000095
−0.000100 d
Sklon89.5785°+0.0079°
−0.0088°
−0.10+0.81
−0.59 rad
Semi-amplituda3.55+0.57
−0.58 slečna
HvězdaK2-18
Fyzikální vlastnosti
Střední poloměr
2.610±0.087 R⊕[3]
Hmotnost8.63±1.35 M⊕[4]
Znamenat hustota
4,01 g / cm3
≤1.66 G
Teplota265 ± 5 K. (−8 ± 5 ° C )[4]

K2-18b, také známý jako EPIC 201912552 b, je exoplaneta obíhající kolem červený trpaslík K2-18, se sídlem 124 světelné roky (38 ks ) od Země.[4][5] Planeta, původně objevená s Keplerův vesmírný dalekohled, je asi osmkrát větší než Země, a je tedy klasifikována jako a super Země. Má 33denní oběžnou dráhu uvnitř hvězdy obyvatelná zóna.

V roce 2019 proběhly dvě nezávislé výzkumné studie kombinující data z vesmírného dalekohledu Kepler Spitzerův kosmický dalekohled a Hubbleův vesmírný dalekohled, dospěl k závěru, že existují značné částky vodní pára ve své atmosféře, první pro exoplanetu v obyvatelné zóně.[6][7][8]

Objev

K2-18b byl identifikován jako součást programu vesmírného dalekohledu Kepler, jedné z více než 1200 exoplanet objevených během „Second Light“ mise K2.[9] Objev K2-18b byl učiněn v roce 2015 na oběžné dráze kolem a červený trpaslík hvězda (nyní známá jako K2-18) s a hvězdný spektrální typ M2,8 asi 124 světelných let (38 ks) od Země. Planeta byla detekována prostřednictvím variací ve hvězdě světelná křivka způsobené tranzit planety před hvězdou při pohledu ze Země.[1][10] Planeta byla označena „K2-18b“, protože to byla osmnáctá planeta objevená během mise K2. Předpokládaný relativně nízký kontrast mezi planetou a hostitelskou hvězdou by v budoucnu usnadnil pozorování atmosféry K2-18b.[1]

V roce 2017 údaje ze Spitzerova kosmického dalekohledu potvrdily, že K2-18b obíhá kolem obyvatelná zóna kolem K2-18 s 33denním obdobím, dostatečně krátkým na to, aby bylo možné pozorovat více orbitálních cyklů K2-18b a zlepšit statistickou významnost signálu. To vedlo k širokému zájmu o pokračující pozorování K2-18b.[11]

Pozdější studie o K2-18b pomocí Vyhledávač planet s vysokou přesností radiální rychlosti (HARPS) a Calar Alto s vysokým rozlišením pro vyhledání M trpaslíků s exoearths s blízkým infračerveným a optickým Echelle Spectrographs Přístroje (CARMENES) také identifikovaly pravděpodobnou druhou exoplanetu K2-18c s odhadovanou hmotností 5.62±0.84 M⊕ na přísnější 9denní oběžné dráze,[4] ale tato další planeta ještě nebyla potvrzena a místo toho může být způsobena hvězdnou aktivitou.[2]

Umístění

Umístění hvězdy K2-18 na obloze, označené bílým kroužkem.

K2-18 je v souhvězdí z Lev, ale mimo svého lva asterismus.[12] Když byl poprvé objeven, vzdálenost K2-18 od Země byla odhadnuta na 110 světelných let (34 ks).[1] Přesnější údaje z Gaia projekt hvězdného mapování ukázal, že K2-18 je ve vzdálenosti 124,02 ± 0,26 světelných let (38,025 ± 0,079 ks). Toto vylepšené měření vzdálenosti pomohlo vylepšit vlastnosti exoplanetárního systému.[4]

Fyzikální vlastnosti

K2-18b obíhá kolem K2-18 asi 0,1429au (21,38 mil. Km), která leží ve vypočítané obytné zóně pro červeného trpaslíka, 0,12–0,25 au (18–37 mil. Km).[8] Exoplaneta má oběžná doba asi 33 dnů,[11] což naznačuje, že je přílivově uzamčeno, se stejnou tváří jako hostitelská hvězda.[13] Planeta je rovnovážná teplota se odhaduje na přibližně 265 ± 5K. (-8 ± 5 ° C; 17 ± 9 ° F),[4] kvůli jeho hvězdné ozáření přibližně 94% Země.[11] Odhaduje se, že K2-18b má poloměr 2.279±0.025 R⊕ a hmotnost 8.63±1.35 M⊕, na základě analýzy pomocí nástrojů HARPS a CARMENES a následných pozorování od Spitzera.[4][11] To bylo původně považováno za mini-Neptun o objevu v roce 2015,[1] ale vylepšená data na K2-18b ji klasifikovala jako a super Země.[11] Pozdější studie z roku 2019 klasifikovala planetu jako sub-Neptun.[14][3]

  • Umělecký dojem hvězdného systému K2-18

  • Schéma planetárního systému K2-18 zobrazující oběžné dráhy K2-18b a nepotvrzeného kandidáta K2-18c a obyvatelnou zónu hvězdy

Planetární atmosféra

Srovnání velikosti, oběžné dráhy a dalších vlastností K2-18b s jinými detekovanými exoplanety naznačuje, že planeta by mohla podporovat atmosféru, která kromě dalších plynů obsahuje vodík a hélium.[15]

Externí video
ikona videa Hubblecast Light o objevu vodní páry na K2-18b
(video / 1:19; 11. září 2019)
ikona videa K objevu vodní páry na K2-18b
Goddardovo vesmírné středisko NASA (video / 2: 03; 11. září 2019)

Byly provedeny další studie pomocí Hubblova kosmického dalekohledu, které potvrzují výsledky Kepler a Spitzer pozorování a umožnění dalších měření atmosféra planety. Dvě samostatné analýzy provedené výzkumnými pracovníky na Université de Montréal a University College v Londýně (UCL) dat z HST byly publikovány v roce 2019. Oba zkoumány spektra světla hvězd procházející atmosférou planety během tranzitů a zjistil, že K2-18b má atmosféru vodík-hélium s vysokou koncentrací vodní páry, která by se mohla pohybovat od 0,01% do 12,5%, až do 20% až 50%, v závislosti na tom, co v atmosféře jsou přítomny další plynné druhy. Při vyšších úrovních koncentrace by vodní pára byla dostatečně vysoká, aby vytvořila mraky.[7][8][16] Studie pod vedením UCL byla zveřejněna 11. září 2019 v časopise Přírodní astronomie; studie vedená z Université de Montréal byla zveřejněna o den dříve na předtisk serveru arXiv.org a později publikováno v Astrofyzikální deník Písmena.[13] Analýza vedená UCL detekovala vodu pomocí a statistická významnost ze dne 3.6 standardní odchylky, což odpovídá a úroveň spolehlivosti 99,97%.[8]

Jednalo se o první exoplanetu nad Zemi v obyvatelné zóně hvězdy, jejíž atmosféra byla detekována,[8] a první objev vody v obyvatelné zóně exoplanety.[6][7] Voda byla dříve detekována v atmosférách exoplanet neobyvatelných zón, jako je HD 209458 b, XO-1b, WASP-12b, WASP-17b, a WASP-19b.[17][18][19]

Astronomové zdůraznili, že objev vody v atmosféře K2-18b neznamená, že planeta může podporovat život, nebo je dokonce obyvatelná, protože pravděpodobně postrádá jakýkoli pevný povrch nebo atmosféru, která by mohla podporovat život.[6] Nicméně nalezení vody v obyvatelné zóně exoplanety pomáhá pochopit, jak se planety formují.[6] Studie vedená astronomy z Univerzita v Cambridge uvažoval o vnitřní struktuře planety a našel řadu možných řešení, od skalnatého jádra se silným vodíkovým obalem až po planetu primárně tvořenou vodou s tenčí atmosférou. Podmnožina těchto řešení by mohla umožnit kapalnou vodu na povrchu planety, i když při teplotách a tlacích vyšších než STP.[20] Očekává se, že K2-18b bude nyní pozorován u Vesmírný dalekohled Jamese Webba, která má být uvedena na trh v roce 2021, a Kosmický dalekohled ARIEL, která má být uvedena na trh v roce 2028. Oba budou nosit nástroje určené ke stanovení složení exoplanetové atmosféry.[7]

Podrobná simulace planetárního spektra v roce 2020 naznačila, že absorpční pásmo 1,4 μm připisované dříve vodě může být ve skutečnosti způsobeno metanem. Spektrální podpisy vodní páry by nebyly dominantní pro chlad (pod 600 K. ) planety.[21][22]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E Montet, Benjamin T .; et al. (5. srpna 2015). „Hvězdné a planetární vlastnosti kandidátů na kampaň K2 1 a ověření 17 planet, včetně planety přijímající sluneční záření podobné Zemi“. Astrofyzikální deník. 809 (1): 25. arXiv:1503.07866. Bibcode:2015ApJ ... 809 ... 25M. doi:10.1088 / 0004-637X / 809/1/25.
  2. ^ A b Sarkis, Paula; et al. (2018). „Karmíny hledají exoplanety kolem M trpaslíků: planeta s nízkou hmotností v mírném pásmu blízké K2-18“. Astronomický deník. 155 (6): 257. arXiv:1805.00830. Bibcode:2018AJ .... 155..257S. doi:10,3847 / 1538-3881 / aac108.
  3. ^ A b Benneke, Björn; Wong, Ian; Piaulet, Caroline; Knutson, Heather A .; Lothringer, Joshua; Morley, Caroline V .; Crossfield, Ian J. M .; Gao, Peter; Greene, Thomas P .; Dressing, Courtney; Dragomir, Diana (prosinec 2019). „Vodní pára a mraky na subpeptunové exoplanetě K2-18b v obytné zóně“. Astrofyzikální deník. 887 (1): L14. arXiv:1909.04642. Bibcode:2019ApJ ... 887L..14B. doi:10.3847 / 2041-8213 / ab59dc. ISSN  2041-8205.
  4. ^ A b C d E F G Cloutier, R .; et al. (7. ledna 2019). "Potvrzení radiální rychlosti superzemě K2-18c pomocí HARPS a CARMENES". Astronomie a astrofyzika. 621. A49. arXiv:1810.04731. Bibcode:2019A & A ... 621A..49C. doi:10.1051/0004-6361/201833995.
  5. ^ Univerzita v Cambridge (26. února 2020). „Velká exoplaneta může mít ty správné podmínky pro život“. Phys.org. Citováno 26. února 2020.
  6. ^ A b C d Ghosh, Pallab (12. září 2019). „Voda byla poprvé nalezena na„ potenciálně obyvatelné “planetě“. BBC novinky. Archivováno z původního dne 12. září 2019. Citováno 13. září 2019.
  7. ^ A b C d Greshko, Michael (11. září 2019). „Voda nalezena na potenciálně k životu přátelské mimozemské planetě“. národní geografie. Archivováno z původního dne 11. září 2019. Citováno 11. září 2019.
  8. ^ A b C d E Tsiaras, Angelos; et al. (11. září 2019). „Vodní pára v atmosféře obyvatelné zóny planety K2-18 b s osmi Zeměmi.“ Přírodní astronomie. 3 (12): 1086–1091. arXiv:1909.05218. Bibcode:2019NatAs.tmp..451T. doi:10.1038 / s41550-019-0878-9.
  9. ^ „Mise NASA Kepler oznamuje největší sbírku planet, jaké kdy byly objeveny“ (Tisková zpráva). NASA. 10. května 2016. Archivováno z původního dne 6. září 2019. Citováno 11. září 2019.
  10. ^ Foreman-Mackey, Daniel; et al. (18. června 2015). "Systematické vyhledávání tranzitujících planet v datech K2". Astrofyzikální deník. 806 (2): 215. arXiv:1502.04715. Bibcode:2015ApJ ... 806..215F. doi:10.1088 / 0004-637x / 806/2/215.
  11. ^ A b C d E Benneke, Björn; et al. (12. ledna 2017). „Spitzerova pozorování potvrzují a zachraňují nadzemní K2-18b obyvatelné zóny pro budoucí charakterizaci“. Astrofyzikální deník. 834 (2): 187. arXiv:1610.07249. Bibcode:2017ApJ ... 834..187B. doi:10.3847/1538-4357/834/2/187.
  12. ^ „K2-18 - hvězda vysokého správného pohybu“. SIMBAD. Citováno 12. září 2019.
  13. ^ A b Wall, Mike (11. září 2019). „Nález vodní páry na‚ obyvatelné 'Exoplanet K2-18 b je vzrušující - ale není to dvojče Země “. ProfoundSpace.org. Archivováno z původního dne 11. září 2019. Citováno 12. září 2019. Tsiaras a jeho kolegové dnes (11. září) zveřejnili své výsledky v časopise Nature Astronomy. Druhý výzkumný tým vedený Björnem Bennekem z Université de Montréal, zveřejnila svůj příspěvek na online předtiskové stránce arXiv.org v úterý. Studie Benneke et al. dosud nebyl recenzován.
  14. ^ „Dnešní předpověď pro K2-18b: zataženo s možností deště?“. aasnova.org. Citováno 3. února 2020.
  15. ^ Cloutier, R .; et al. (5. prosince 2017). „Charakterizace více planetárního systému K2-18 pomocí HARPS. Obyvatelná zóna super-Země a objev druhé, teplé super-Země na nekoplanární oběžné dráze“. Astronomie a astrofyzika. 608 (35). A35. arXiv:1707.04292. Bibcode:2017A & A ... 608A..35C. doi:10.1051/0004-6361/201731558. Archivováno z původního dne 12. srpna 2018. Citováno 11. září 2019.
  16. ^ Grossman, Lisa (11. září 2019). „Může to být první známá exoplaneta s deštěm a mraky kapiček vody“. ScienceNews. Archivováno z původního dne 12. září 2019. Citováno 11. září 2019.
  17. ^ „Hubble sleduje jemné signály vody na mlhavých světech“. NASA. 3. prosince 2013. Archivováno z původního dne 6. prosince 2013. Citováno 4. prosince 2013.
  18. ^ Deming, D .; et al. (2013). „Infračervená přenosová spektroskopie exoplanet HD 209458b a XO-1b pomocí širokoúhlé kamery-3 na Hubblově kosmickém dalekohledu“. Astrofyzikální deník. 774 (2): 95. arXiv:1302.1141. Bibcode:2013ApJ ... 774 ... 95D. doi:10.1088 / 0004-637X / 774/2/95.
  19. ^ Mandell, A. M .; et al. (2013). "Tranzitní spektroskopie exoplanet pomocí WFC3: WASP-12 b, WASP-17 b a WASP-19 b". Astrofyzikální deník. 779 (2): 128. arXiv:1310.2949. Bibcode:2013ApJ ... 779..128M. doi:10.1088 / 0004-637X / 779/2/128.
  20. ^ Madhusudhan, Nikku; Nixon, Matthew C .; Welbanks, Luis; Piette, Anjali A. A .; Booth, Richard A. (březen 2020). „Interiér a atmosféra exoplanety Obytná zóna K2-18b“. The Astrophysical Journal Letters. 891 (1): L7. arXiv:2002.11115. Bibcode:2020ApJ ... 891L ... 7M. doi:10.3847 / 2041-8213 / ab7229.
  21. ^ Metan jako dominantní absorbér v obytné zóně subpeptun K2-18 b, 2020, arXiv:2011.10424
  22. ^ 1D atmosférická studie mírného subpeptunu K2-18b, 2020, arXiv:2011.10459

externí odkazy

Souřadnice: Mapa oblohy 11h 30m 14.518s, +07° 35′ 18.257″