FoodPro Preloader

Newfound Super Earth Boosts Søk etter Alien Life


Denne planeten ligger i det flytende vannet som omgir vertsstjernen, en liten, svak rød stjerne som heter LHS 1140. Planeten veier ca. 6, 6 ganger jordens masse og vises forbi LHS 1140. Avbildet i blått er atmosfære som planeten kan ha, som kunne bekreftes og undersøkt i nær fremtid av jord- og rombaserte teleskoper. For

Denne planeten ligger i det flytende vannet som omgir vertsstjernen, en liten, svak rød stjerne som heter LHS 1140. Planeten veier ca. 6, 6 ganger jordens masse og vises forbi LHS 1140. Avbildet i blått er atmosfære som planeten kan ha, som kunne bekreftes og undersøkt i nær fremtid av jord- og rombaserte teleskoper.

For forskere som søker himmelen for andre jordlignende planeter - andre levende verdener - det lyseste håp kan være en rolig stjerne for svak å se med det blotte øye, en sederlig og ensom rød dverg som heter LHS 1140, ligger bare 40 lysår unna i den sørlige konstellasjonen Cetus. Der har et internasjonalt lag av astronomer funnet en verden som, selv om den ikke er en tvilling av jorden, helt sikkert teller som en nærfetter.

LHS 1140 b er en "super-jord", en planet som er større enn vår, men mindre enn Neptun, og det vanligste utvalget av verden som antas å eksistere i vår galakse. Mange tidligere super-jordarter har imidlertid vist seg å være ubeboelige "mini-Neptunes" kvalt under tykke lag med gass. Denne verden er annerledes. På bare under 50 prosent større enn jorden, men mer enn seks ganger så tung, tyder dens dimensjoner på at det må være en ball av rock og metall, potensielt med en tynn og forholdsvis jordaktig atmosfære. Dens 25-dages bane bringer den 10 ganger nærmere stjernen sin enn Jorden noen gang kommer til vår sol, men LHS 1140 skinner så svakt at planeten sinker opp bare halvparten av stjernelyset vår egen verden mottar - akkurat nok ser det ut til å opprettholde Mulighet for livgivende flytende vannhav på overflaten. Denne fremmede verden kan godt være tidlig låst på grunn av sin nærhet til stjernen sin, og evig vender det samme ansiktet mot sin sol, akkurat som månen gjør til jorden, og forlater sin fjerne side i konstant mørke. Planeten og stjernen er anslått å være minst fem milliarder år gammel, det vil si om en halv milliard år eldre enn vårt solsystem.

Viktigst av alt, sender hver bane denne tempererte, steinete verden "transitt" over stjernens ansikt, sett fra jorden. En tilfeldig justering gjør at astronomer kan observere planeten nærmere enn noen annen potensielt beboelig verden som ennå finnes utenfor vårt solsystem. Molekyler i en transiterende planetens øvre atmosfære absorberer en brøkdel av stjernelyset som passerer gjennom, og danner en tynn ring av lys rundt om i verden som astronomer kan studere for å lære hva som er i sin fremmede luft. I de kommende årene vil astronomene bruke denne og andre teknikker for å oppsøke en biosfære som kan eksistere på LHS 1140b, potensielt avslørende tegn på oksygen og andre atmosfæriske gasser som på jorden utgjør det bokstavelige livsåndet. Planets oppdagelse er detaljert i en studie publisert i Nature .

«LHS 1140 b er den beste kandidaten til å se på for tegn på liv i nær fremtid, » forteller studiekompetant David Charbonneau, en astronom ved Harvard University, som leder MEarth Project, et globalt nettverk av små teleskoper som først observert transiterende planet. ("M" i "MEarth" står for "M dwarf", en teknisk term for de røde dvergstjernene som er omtrent 30 prosent eller mindre solens masse. Slike stjerner er langt den vanligste variasjonen i vår galakse, og det mest mottagelige for studier av planeter.) "Dette er første gang vi har funnet en steinete planet som gir oss muligheten til å lete etter oksygen, " Charbonneau legger til. Dette er virkelig den vi har jakt på. "

Langt etterspurt, planeten var også en som nesten kom seg unna. MEarths utvalg av teleskoper på den sørlige halvkule, som ligger ved det interkontinentale observatoriet Cerro Tololo i Chile, hentet førstegangs tegn på LHS 1140bs transitt i september 2014. MEarths lagmedlem og lederstudent forfatter Jason Dittmann, deretter en kandidatstudent ved Harvard Universitetet, spionerte innsatsen for å bekrefte og studere den potensielle planeten. Saken for planeten vokste sakte i løpet av de neste to årene, da MEarth-teamet oppnådde hjelp fra en andre gruppe astronomer som opererer det europeiske sørlige observatoriumets HARPS-instrument i Chile - verdens premiere planet-jakt-spektrograph. I stedet for å lete etter transitter finner HARPS planeter av de periodiske gravitasjonswobblene de pålegger på stjernene sine. Denne langsomme, omhyggelige teknikken gjør det mulig å estimere en planetens masse. "MEarth oppdaget en forsendelseshendelse, men bare en, og det var lite signal til støy, slik at de ikke var helt sikre på at det var ekte, " sier studieforfatteren Xavier Bonfils, en astronom ved Universitetet i Genève som styrker HARPS-undersøkelsen av røde dvergstjerner. "Men de har aldri passert oss en falsk positiv, så vi betraktet dette som en ganske pålitelig kandidat og begynte en intensiv observasjonskampanje."

Ved å kombinere HARPS- og MEarth-observasjoner, lagde lagene til slutt en transitt for den formodede planeten kunne sees fra fasiliteter i Hawaii og Australia 1. september 2016. Men på den utnevnte natten forhindret dårlig vær i at fem av de seks teleskoper observere stjernen . Bare en observatør, amatør-astronom og studie medforfatter Thiam-Guan Tan, så på vellykket transitt med et lite teleskop i forstadene Perth, Australia. Den kvelden sendte Tan MEarth-teamet en terskel e-post som rapporterte sin suksess: "Transit-utgang sett på ~ HJD +7633.12. Dybde om lag 5 mm. "Det var Tan som hadde registrert LHS 1140-dimensjonen med bare halvparten av 1 prosent fra en transiterende planetekvivalent, sier han til å" observere lysdynning forårsaket av et sandkorn som beveger seg foran et lys plassert 400 kilometer unna. "

Med planens orbitalperiode i hånd, oppdaget etterfølgende observasjoner med MEarth og HARPS raskt estimater for sin størrelse og masse, noe som viste at den var en gigantisk, steinete og svært bemerkelsesverdig verden.

Planetary Pay Dirt

Man kan bli tilgitt for å tro at planetjegere er forvirret på en eller annen måte. Med hver siste måned ser en ny kandidat for "Earth 2.0" fram. Men ikke alle potensielt beboelige verdener er like lovende for oppfølgingsstudier.

For eksempel, siden lanseringen i 2009 har NASAs Kepler-romteleskop oppdaget om et dusin potensielt beboelige verdener som transiterer andre stjerner i vår galakse. Likevel er Keplers funn tusenvis av lysår unna - for langt til å bli gransket for mer nyanserte tegn på beboelighet og liv. Omvendt oppdaget astronomer en potensielt beboelig jordstørrelsesplan, Proxima b, rundt solens nærmeste nabostjerne - den røde dverg Proxima Centauri, knapt mer enn fire lysår unna. Men som de fleste andre kjente nærliggende verdener, ser Proxima b ikke ut til transitt, noe som betyr at dypere studier kan bli forsinket i årevis ettersom astronomer utvikler teknologien til å faktisk knipse på bildet.

Tidligere i år slo planetjegere lønnsomhet med et system med minst syv jordstørrelsesplaneter som transiterer en annen rød dverg, TRAPPIST-1, som som LHS 1140 er omtrent 40 lysår unna. Forskerne studerte nøye hver transiterende planetens skygge for å bestemme størrelsen, og til og med klarte å estimere noen av deres vekter ved å se hvordan de banende planetene trakk på hverandre for å subtly endre tidspunktet for transittene sine. Disse studiene ga imidlertid blandede resultater - TRAPIST-1's verdener kunne være steinete, sier Charbonneau, eller de kan drukne eller kvalt under tykke lag med vann, is eller gass. Likevel, fordi de gjør transitt, kan astronomer som bruker NASAs kommende infrarøde James Webb Space Telescope eller underbyggede jordbaserte teleskoper med 30 meter speil, kunne lære mye mer om planene til TRAPPIST-1 ved å studere sminke av deres atmosfærer. Men selv om TRAPPIST-1 er den samme avstanden fra jorden som LHS 1140, er den en mye mindre og mørkere "ultracool" rød dverg - så liten og svak som en stjerne kan være, mens den fortsatt kvalifiserer som en stjerne. Den svake trickle av lys det skinner mot jorden er utilstrekkelig til å støtte et robust søk etter atmosfærisk oksygen.

Selv om TRAPPIST-1 var sterkt nok til å la planeter bli studert for tegn på oksygen, presenterer stjernen andre problemer for livsøkende astronomer. Som alle røde dverger, opplevde den en stormig ungdom der det skinnet langt lysere da det langsomt tok seg til sin nåværende størrelse. Denne formative perioden varte i kanskje en milliard år, og kan godt ha forlatt sin opprinnelse av verdener som er brent og luftløs - eller krøllet i en knusende, tørr atmosfære med nesten ren karbondioksid, på grunn av en Venus-stil-drivhusgass-effekt. Selv i dag er stjernen svært aktiv, bading planeter i atmosfære-eroderende røntgen og ultrafiolett stråling. LHS 1140, derimot, antas å ha hatt en meget brieferformativ fase på bare 40 millioner år, og er nå en relativt hvilende stjerne. "Det er det store spørsmålet nå:" Hvilken planet skal beholde sin atmosfære mot stjerneløsning og erosjon? "Sier Bonfils. "Og sjansen ser høyere ut rundt en stille stjerne som LHS 1140."

Den store mengden av LHS 1140 b, som dens oppdagere sier, kan tilby ytterligere fordeler. Jordens kraftige gravitasjonsfelt kan ha gjort det mulig å beholde mer av luften mot sterile fornærmelser. Og selv om den mistet sin primordiale atmosfære eller lider av en drivhusgasskonsekvens i løpet av stjernens første 40 millioner år med planeten-brennende lysstyrke, da var skorpen og mantelen sannsynligvis fortsatt smeltet, og dannet et planetarisk magma-hav som kunne fungere som et reservoar for flyktige gasser. Som magma avkjølt, kan det frigjøre disse gassene for å fylle planetens atmosfære og inventar av vann.

Ved å studere begge planetariske systemer, forteller Dittmann, kunne det gi avgjørende innsikt om hvordan potensielt beboelige verdener kan beholde eller miste deres atmosfærer rundt røde dvergstjerner. "Mellom TRAPPIST-1 og LHS 1140 b har vi muligheten til å sammenligne en planet som er badet i intens stråling av en aktiv ultrakolv-dvergstjerne med en rundt en mye roligere, stadigere stjerne", forklarer han. "Det vil la oss spørre og svare på noen morsomme spørsmål." I mellomtiden sier han at MEarth-teamets planer for LHS 1140 "er utrolig enkle: Vi skal slå dette systemet med alt vi har."

Alle øyne på premien

Allerede er teamet hammering vekk på systemet med ytterligere observasjoner, bombardering stjernen med HARPS målinger praktisk talt hver natt i flere måneder i håp om å klemme ned planetens sanne masse og lære om andre verdener lurker skjult i systemet. Observasjoner med NASAs Hubble-romteleskop måler hvor mye ultrafiolett lys fra stjernen faller på planeten for bedre å forstå sitt potensial for livet. Ytterligere, likevel å-godkjente observasjoner med Hubble og et annet rombasert NASA-teleskop, Chandra røntgen observatoriet, kunne avsløre akkurat hvor mye høy energi stråling verden mottar, og ytterligere klargjør sin evne til å støtte livet.

I høst håper laget håper å ta over de fleste teleskopene i verdensklasse i en natt, overvåke en transitt av planeten 26. oktober med de to 6, 5 meter lange Magellan-teleskopene samt tre eller fire av de åtte meter observatoriene som utgjør det europeiske sørlige observatoriets Very Large Telescope-kompleks. Disse observasjonene vil forsøke å oppdage planetens atmosfære - eller i det minste for å bekrefte at den mangler en tykk, biosfærende kvelende konvolutt av gass.

Men den beste informasjonen kommer senere dette tiåret og tidlig i neste med lanseringen av NASAs Webb-teleskop i 2018 og debut av jordbaserte 30 meter ekstremt store teleskoper i 2020-tallet. Drift i den infrarøde delen av spekteret, kan Webb søke etter tegn på karbondioksid, vanndamp, metan og andre gasser i atmosfæren i LHS 1140 b. Et grunnbasert anlegg som underbygget Giant Magellan Telescope (GMT) kan se etter atmosfærisk oksygen i synlig lys reflektert fra planeten. Kombinere data fra Webb og GMT, sier Charbonneau, kunne tillate astronomer å skille mellom potensielt biologiske kilder til oksygen, som fotosyntetiske organismer og abiotiske produksjonsruter for gassen, som kan genereres i enorme mengder ved uendelige drivhusforhold. "Meldingen er at vi virkelig trenger både Webb og noe som GMT, " sier Charbonneau. "GMT kunne oppdage oksygen, som ville fortelle oss at det virkelig kunne være livet der. Men for å forstå kilden til oksygenet må du gå og måle andre atmosfæriske molekyler, og de vil være i domene av Webb. "

Astronomer som forbereder Webb for lansering planlegger allerede observasjoner av den nye planeten. "Bare tiden vil fortelle, men jeg ville ikke bli overrasket over at LHS 1140b vil bli en av de mest studerte planeter fra Webb i hele livet, sier René Doyon, en astronom ved University of Montreal og hovedforsker for NIRISS, en Kanadisk-bygget instrument for Webb som er optimalisert for å studere planetariske atmosfærer. Doyon har allerede tildelt noen av NIRISSs dyrebare observasjonstid for å studere systemet, som han kaller et "drømmål" for Webb.

Når han tenker på muligheten til å tilegne seg årtier til og med av sin vitenskapelige karriere for å studere denne nyfinne planeten, har Dittmann (som siden har flyttet til Massachusetts Institute of Technology, hvor han er postdoktor) noen ganger lurt på om investeringen vil skille seg ut. Røde dverger og superjordene er henholdsvis de mest solgte stjernene og planetene i galaksen, og når de kommer sammen for å danne et transittsystem, tilbyr de astronomer et bonanza av observasjonsmuligheter med dagens eller nær fremtidsteknologi. Men de er også dypt fremmede, og presenterer utallige unike utfordringer for observatører som håper å forstå dem og deres potensial for livet. Studier av mer kjent territorium - mindre planeter rundt skarpere, større stjerner som vår sol - er for tiden langt vanskeligere, med gjennombruddsresultater kanskje fortsatt tiår unna.

"Vi blir presset til [røde dverger] på grunn av deres overflod og vår tilgjengelige teknologi. Men du vet, vi går ut hver dag, og det er en fin gul stjerne der oppe, skinner for oss, "Dittmann muses. "Det er litt rart å undre seg over hvorfor vi ikke i stedet bane en av de vanligste stjernetyper i universet - og kanskje er det fordi de ikke er så gode for livet. Det er på baksiden av alles sinn - absolutt min. Så igjen, kanskje livet ville ikke ha noe problem rundt disse stjernene. Det som er viktig er at vi nå er på det punktet hvor vi finner og studerer disse planetene, som LHS 1140 b og TRAPPIST-1-og mer som kommer - slik at vi kan konfrontere alle disse hypotetikene med faktiske data. Så det er her vi skal. Om 10 år kan jeg spise mine ord, men om 10 år skal jeg også spise mye teleskoptid. "

Jetting deres vei til en bedre forståelse av global oppvarming30 under 30: Utforsk Stringteori for å finne ut hvordan ting fungererThe Green Apple: Hvordan kan byer tilpasse seg klimaendringer?Høyteknologi i 1867Venter på dyr: Casting East African Wildlife "i en tilstand av å være"En kraft å regne medBefolkning og bærekraft: Kan vi unngå å begrense antall personer?Europas flomforsinkelser til Soar innen 2050