Międzynarodowy zespół naukowców odkrył superziemię, która umożliwi astronomom przetestowanie nowych hipotez w poszukiwaniu życia we Wszechświecie.
Źródło: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)
Trzydzieści lat po odkryciu pierwszej egzoplanety wykryliśmy ich ponad 7000 w naszej Galaktyce. Ale wciąż są miliardy do odkrycia! W tym samym czasie egzoplanetolodzy zaczęli interesować się ich charakterystyką w celu znalezienia życia w innych częściach Wszechświata. Jest to tło odkrycia superziemi HD 20794 d przez międzynarodowy zespół, w tym Uniwersytet Genewski (UNIGE) i NCCR PlanetS. Nowa planeta znajduje się na ekscentrycznej orbicie, dzięki czemu oscyluje w ekosferze swojej gwiazdy i poza nią. Odkrycie to jest owocem 20 lat obserwacji przy użyciu najlepszych teleskopów na świecie. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Czy jesteśmy sami we Wszechświecie? Przez tysiące lat pytanie to było ograniczone do filozofii i dopiero niedawno współczesna nauka zaczęła dostarczać solidnych hipotez i dowodów, aby na nie odpowiedzieć. Astronomowie czynią jednak powolne postępy. Każde nowe odkrycie, czy to teoretyczne, czy obserwacyjne, wzbogaca ten postęp, przesuwając granice wiedzy. Tak było w przypadku odkrycia w 1995 roku pierwszej planety krążącej wokół gwiazdy innej niż Słońce, co przyniosło dwóm badaczom z UNIGE, Michelowi Mayorowi i Didierowi Quelozowi, Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2019 roku.
Prawie trzydzieści lat później astronomowie poczynili wiele małych kroków w kierunku wykrycia ponad 7000 takich egzoplanet. Obecny konsensus naukowy wskazuje na istnienie układu planetarnego dla każdej gwiazdy w naszej Galaktyce. Astronomowie poszukują teraz egzoplanet, które są łatwiejsze do scharakteryzowania lub mają interesujące cechy, aby przetestować swoje hipotezy i skonsolidować swoją wiedzę. Tak jest w przypadku planety HD 20794 d, która została właśnie wykryta.
W ekosferze swojej gwiazdy
Ta obiecująca planeta jest superziemią, planetą skalistą większą od Ziemi. Jest ona częścią układu planetarnego zawierającego jeszcze dwie inne planety. Krąży wokół gwiazdy typu G, podobnie jak Słońce, w odległości zaledwie 19,7 lat świetlnych, co w skali Wszechświata jest bardzo bliskim sąsiedztwem Ziemi. Ta „bliskość” ułatwia jej badanie, ponieważ jej sygnały świetlne są bardziej widoczne i silniejsze. HD 20794, wokół której krąży HD 20794 d, nie jest zwykłą gwiazdą, wyjaśnił Xavier Dumusque, starszy wykładowca i badacz na Wydziale Astronomii UNIGE i współautor artykułu. Jej jasność i bliskość czynią ją idealnym kandydatem dla przyszłych teleskopów, których misją będzie bezpośrednia obserwacja atmosfer egzoplanet.
Zainteresowanie planetą HD 20794 d wynika z jej położenia w ekosferze jej gwiazdy, strefie, która wyznacza miejsce, w którym może istnieć woda w stanie ciekłym, jeden z warunków niezbędnych do rozwoju życia, jakie znamy. Strefa ta zależy od kilku czynników, głównie od właściwości gwiazdy. W przypadku gwiazd takich jak Słońce czy HD 20794 może ona rozciągać się od 0,7 do 1,5 j.a. obejmując nie tylko orbitę Ziemi, ale także Marsa w przypadku Słońca. Egzoplaneta HD 20794 d potrzebuje 647 dni, aby okrążyć swoją gwiazdę, czyli około 40 dni mniej niż Mars.
Zamiast podążać po względnie kołowej orbicie, jak Ziemia czy Mars, HD 20794 d porusza się po eliptycznej trajektorii z dużymi zmianami odległości od swojej gwiazdy. Planeta oscyluje zatem między wewnętrzną krawędzią ekosfery swojej gwiazdy (0,75 j.a.) a zewnętrzną jej krawędzią (2 j.a.) na swojej orbicie. Ta konfiguracja jest szczególnie interesująca dla astronomów, ponieważ pozwala im dostosować modele teoretyczne i przetestować ich zrozumienie pojęcia zdatności do zamieszkania planety. Jeśli na HD 20794 d znajduje się woda, podczas obrotu planety wokół gwiazdy przechodziłaby ona ze stanu lodu do stanu ciekłego, sprzyjającego pojawieniu się życia.
Wieloletnie obserwacje
Wykrycie tej superziemi nie było łatwe, a proces był iteracyjny. Zespół przeanalizował ponad dwadzieścia lat danych z najnowocześniejszych instrumentów, takich jak ESPRESSO i HARPS. W tym ostatnim przypadku naukowcy mogli polegać na YARARA, algorytmie redukcji danych opracowanych niedawno w UNIGE. Przez lata sygnały planetarne były przesłonięte przez szum, co utrudniało stwierdzenie, czy planety faktycznie istnieją. Analizowaliśmy dane przez lata, starannie eliminując źródła zanieczyszczeń – wyjaśnił Michael Cretignier z Uniwersytetu Oksfordzkiego, współautor artykułu i twórca YARARA.
Odkrycie HD 20794 d zapewnia naukowcom interesujące laboratorium do modelowania i testowania nowych hipotez w poszukiwaniu życia we Wszechświecie. Bliskość tego układu planetarnego do jego jasnej gwiazdy czyni go również głównym celem dla instrumentów nowej generacji, takich jak spektrograf ANDES dla Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT). Ustalenie, czy planeta ta kryje w sobie życie, nadal będzie wymagało wielu naukowych kamieni milowych i transdyscyplinarnego podejścia. Warunki sprzyjające jej zamieszkaniu są już badane przez nowej Centrum Życia we Wszechświecie (CVU) na Wydziale Nauki UNIGE.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
UNIGE
