Fotobombes exoplanetes úniques Estudi de Cheops del sistema estel·lar proper

El descobriment és un dels primers resultats de Cheops de l’ESA (caracteritzant ExOPlanet Satellite), i la primera vegada que s’ha vist un exoplaneta amb un període de més de 100 dies que transitava una estrella prou brillant per ser visible a simple vista.

Amb el nom de Nu2 Lupi, aquesta brillant estrella semblant al Sol es troba a poc menys de 50 anys llum de la Terra a la constel·lació de Lupus (el Llop). El 2019, el cercador de planetes d’alta velocitat radial (HARPS) del telescopi ESO de 3,6 metres a Xile va descobrir tres exoplanetes (anomenats ‘b’, ‘c’ i ‘d’, amb l’estrella considerada objecte ‘A’) al sistema, amb masses entre les de la Terra i Neptú i òrbites que duren 11,6, 27,6 i 107,6 dies. Posteriorment, es van trobar els dos més interiors d’aquests planetes, b i c, que transitaven Nu2 Lupi pel satèl·lit Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, cosa que el converteix en un dels tres estels a ull nu coneguts per allotjar múltiples planetes en transició.

“Els sistemes de trànsit com Nu2 Lupi tenen una importància cabdal en la nostra comprensió de com es formen i evolucionen els planetes, ja que podem comparar detalladament diversos planetes al voltant de la mateixa estrella brillant”, diu Laetitia Delrez de la Universitat de Lieja, Bèlgica, i autora principal de la nova troballa.

“Ens vam proposar basar-nos en estudis previs de Nu2 Lupi i observar planetes b i c creuant la cara de Nu2 Lupi amb Cheops, però durant un trànsit del planeta c vam veure quelcom sorprenent: un trànsit inesperat pel planeta ‘d’, que es troba més enllà del sistema “.

Trànsits planetaris crear una valuosa oportunitat per estudiar l’atmosfera, l’òrbita, la mida i l’interior d’un planeta. Un planeta en trànsit bloqueja una petita però detectable proporció de la llum de la seva estrella quan creua per davant de la seva estrella, i va ser aquesta caiguda de llum la que va portar Laetitia i els seus col·legues al seu descobriment. Com que els exoplanetes de llarga durada orbiten tan lluny de les seves estrelles, les possibilitats de veure’ls durant un trànsit són increïblement baixes, cosa que fa que la trobada de Cheops sigui una autèntica sorpresa.

Utilitzant les capacitats d’alta precisió de Cheops, es va trobar que el planeta d era aproximadament 2,5 vegades el radi de la Terra, es va confirmar que trigaria poc més de 107 dies a fer una volta al voltant de la seva estrella i, mitjançant observacions d’arxiu de telescopis terrestres, es va trobar que tenia una massa de 8,8 vegades la de la Terra.

“La quantitat de radiació estel·lar que arriba al planeta d també és suau en comparació amb molts altres exoplanetes descoberts; al nostre sistema solar, Nu2 Lupi orbitaria entre Mercuri i Venus “, afegeix el coautor David Ehrenreich de la Universitat de Ginebra, Suïssa. “Combinat amb la seva brillant estrella pare, el llarg període orbital i la idoneïtat per a la caracterització de seguiment, això fa que el planeta sigui enormement emocionant: és un objecte excepcional sense equivalent conegut i que segur que serà un objectiu daurat per a futurs estudis”.

La majoria dels exoplanetes que transiten durant un llarg període han estat trobats al voltant d’estrelles massa dèbils per permetre observacions detallades de seguiment, la qual cosa significa que se sap poc sobre les propietats dels seus planetes. No obstant això, Nu2 Lupi és prou brillant com per ser un objectiu atractiu per a altres potents telescopis basats en l’espai, com ara el Telescopi espacial Hubble de la NASA / ESA o properament Telescopi espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA – o grans observatoris a terra.

“Tenint en compte les seves propietats i òrbita generals, això fa que el planeta sigui un objectiu únicament favorable per estudiar un exoplaneta amb una atmosfera de temperatura suau al voltant d’una estrella similar al Sol”, diu Laetitia.

En combinar noves dades de Cheops amb dades d’arxiu d’altres observatoris, els investigadors van ser capaços de determinar amb precisió les densitats mitjanes de tots els planetes coneguts de Nu2 Lupi i van posar fortes restriccions a les seves possibles composicions.

Van trobar que el planeta b era principalment rocós, mentre que els planetes c i d semblen contenir grans quantitats d’aigua embolicades en embolcalls de gasos d’hidrogen i heli. De fet, els planetes c i d contenen molta més aigua que la Terra: una quarta part de la massa de cada planeta està formada per aigua, en comparació amb menys del 0,1% de la Terra. Aquesta aigua, però, no és líquida, sinó que adopta la forma de gel d’alta pressió o vapor d’alta temperatura.

“Tot i que cap d’aquests planetes seria habitable, la seva diversitat fa que el sistema sigui encara més emocionant i una gran perspectiva de futur per provar com es formen i canvien aquests cossos amb el pas del temps”, diu Kate Isaak, científica del projecte de l’ESA Cheops. “També hi ha el potencial de buscar anells o llunes al sistema Nu2 Lupi, ja que l’exquisida precisió i estabilitat de Cheops podrien permetre la detecció de cossos fins a aproximadament la mida de Mart”.

Cheops està dissenyat per recopilar dades d’ultra alta precisió d’estrelles individuals conegudes per allotjar planetes, en lloc d’escombrar més generalment per possibles exoplanetes al voltant de moltes estrelles, i aquest enfocament i precisió es demostra excepcionalment útil per entendre els sistemes estel·lars que ens envolten.

“Aquests emocionants resultats demostren una vegada més l’enorme potencial de Cheops”, afegeix Kate. “Cheops ens permetrà no només comprendre millor els exoplanetes coneguts, com es mostra en aquest document i altres primers resultats de la missió, però també a descobreix-ne de nous i revela els seus secrets.”

Notes per als editors

‘Detecció de trànsit de la super-Terra Nu2 Lupi d ric en volàtils a llarg termini amb CHEOPS’ per Delrez, L. et al. (2021) es publica a Natura Astronomia. DOI: 10.1038 / s41550-021-01381-5
Les dades de Cheops es van obtenir en sis proves d’observació completades entre el 4 d’abril i el 6 de juliol de 2020, dirigides a quatre trànsits del planeta b i tres del planeta c.

Més informació sobre Keops

Cheops és una missió de l’ESA desenvolupada en col·laboració amb Suïssa, amb un consorci dedicat liderat per la Universitat de Berna i amb importants contribucions d’Àustria, Bèlgica, França, Alemanya, Hongria, Itàlia, Portugal, Espanya, Suècia i el Regne Unit.

L’ESA és l’arquitecte de la missió Cheops, responsable de l’adquisició i proves del satèl·lit, la fase de llançament i d’operacions inicials i la posada en servei en òrbita, així com el Programa d’Observadors Convidats a través del qual els científics de tot el món poden sol·licitar observacions amb Cheops. El consorci d’11 estats membres de l’ESA dirigit per Suïssa va proporcionar elements essencials de la missió. El principal contractista per al disseny i la construcció de la nau espacial és Airbus Defence and Space a Madrid, Espanya.

El consorci de la missió Cheops dirigeix ​​el Mission Operations Center situat a INTA, a Torrejón de Ardoz, a prop de Madrid, i el Science Operations Center, situat a la Universitat de Ginebra, Suïssa.

Per obtenir més informació, visiteu: https://www.esa.int/Cheops

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb:

Relacions amb els mitjans de comunicació de l’ESA
media@esa.int