K2-18b

K2-18 b , även EPIC 201912552 b  är en exoplanet runt den röda dvärgen K2-18 . Planeten, som ligger på ett avstånd av cirka 111 ljusår från jorden , kretsar runt en stjärna på 33 dagar och innehåller vatten i atmosfären. Klassad som en superjord [7] i massa, men för låg medeldensitet tyder på att denna planet är en mini- Neptunus [3] .

Under 2019 drog två oberoende vetenskapliga studier, som kombinerar data från rymdteleskopen Kepler , Spitzer och Hubble , slutsatsen att det finns en betydande mängd vattenånga i atmosfären av K2-18 b, vilket markerar den första händelsen för en exoplanet i den beboeliga zonen [7] [8] [9] .

Upptäckt

K2-18 b har identifierats som en del av Kepler Space Telescope-programmet, en av mer än 1200 exoplaneter som upptäcktes under Second Light-uppdraget, K2 [10] . Upptäckten av K2-18 b gjordes 2015 och kretsade kring en röd dvärgstjärna (för närvarande känd som K2-18) av stjärnspektraltyp M2.8 på ett avstånd av cirka 124 ljusår från jorden. Planeten upptäcktes som ett resultat av en förändring i stjärnans ljuskurva orsakad av planetens passage framför stjärnan sett från jorden [3] [11] [12] . Planeten kallades "K2-18 b" eftersom det var den artonde planeten som upptäcktes under K2-uppdraget. Den förutspådda relativt låga kontrasten mellan planeten och dess värdstjärna kommer att göra det lättare att observera atmosfären i K2-18 b i framtiden [11] . Spektroskopiska studier 2019 visade förekomsten av vattenånga i planetens atmosfär. Dessa observationer motsvarar sannolikt modellen av en helium-väteatmosfär med vattenmoln [13] .

Under 2017 bekräftade data från Spitzer Space Telescope att K2-18b kretsar i den beboeliga zonen runt stjärnan K2-18, med en 33-dagarsperiod som är tillräckligt kort för att tillåta många K2-18 b omloppscykler att observeras, och förbättrade signalens statistiska signifikans. Detta har lett till ett brett intresse och fortsatt observation av K2-18b [14] .

Nyare studier av K2-18 b med hjälp av High Precision Radial Planet Search (HARPS) och Calar Alto högupplöst M-dwarf search av Exoearths med Echelle Spectrographs Near Infrared och Optical Spectrographs (CARMENES) identifierade också en trolig andra exoplanet, K2-18 med , med en uppskattad massa på 5,62 ± 0,84 M⊕ i en snävare 9-dagars bana [3] , men denna extra planet har ännu inte bekräftats och kan istället orsakas av stjärnaktivitet [1] .

Plats

Koordinaterna för K2-18 i International Celestial Reference System  är högeruppstigning 11 h  30 m  14.518 s , deklination +07° 35′ 18.257″. Denna punkt ligger i konstellationen Lejonet , men utanför dess lejonasterism [15] . När det först upptäcktes uppskattades avståndet för K2-18 från jorden till 110 ljusår (34 pc) [11] . Men mer exakta data från Gaia (Star Mapping Project) visade att K2-18 är på ett avstånd av 124,02 ± 0,26 ljusår (38,025 ± 0,079 pc). Denna förbättrade avståndsmätning hjälpte till att förfina egenskaperna hos det exoplanetära systemet [3] .

Fysiska egenskaper

K2-18 b kretsar kring stjärnan K2-18 på ett avstånd av cirka 0,1429 AU. (21,38 miljoner km), som ligger i den beboeliga zonen för en röd dvärg, 0,12-0,25 AU. (18-37 miljoner km) [9] . Exoplaneten har en omloppstid på cirka 33 dagar [14] , vilket antyder att den alltid är vänd mot stjärnan på samma sida [16] . Planetens jämviktstemperatur uppskattas till cirka 265 ± 5 K (-8 ± 5 °C) [3] , den tar emot 5 % mer ljus än jorden [2] . K2-18 b uppskattas ha en radie på 2,71 ± 0,07 R ⊕ och en massa på 8,63 ± 1,35 M ⊕ , baserat på analys med HARPS- och CARMENES-instrumenten [3] . Forskarna fann att planetens genomsnittliga densitet är 2,4 ± 0,4 g/cm³. Den består med största sannolikhet mestadels av vatten och har en tjock väte-heliumatmosfär [2] , vilket gör den till en minineptune . Enligt de spektra som erhållits av två forskarlag är planeten omgiven av en atmosfär som huvudsakligen består av väte och helium [4] [17] .

• Konstnärens uppfattning om stjärnsystemet K2-18

• Diagram över planetsystemet K2-18, som visar omloppsbanorna för K2-18 b och den obekräftade kandidaten K2-18 c, och stjärnans habitat

Upptäckt av vatten

Under loppet av ytterligare studier med hjälp av rymdteleskopet Hubble bekräftades resultaten av observationerna av Kepler och Spitzer och en ytterligare studie av planetens atmosfär genomfördes. Två separata analyser av Hubble-data publicerades 2019 ledda av forskare vid University of Montreal och University College London (UCL). Båda undersökte spektra av stjärnljus som passerar genom planetens atmosfär under transiter och fann att K2-18 b har en helium-väteatmosfär med en hög vattenångkoncentration på 20 % till 50 %, tillräckligt hög för att bilda moln [8] [9] [18] . Den UCL-ledda studien publicerades 11 september 2019 i tidskriften Nature Astronomy ; studien, utförd av University of Montreal och ännu inte peer-reviewed, publicerades en dag tidigare på preprint-servern arXiv.org [16] . Den UCL-ledda gruppanalysen fann vatten med en statistisk signifikans på 3,6 standardavvikelser, vilket motsvarar en konfidensnivå på 99,97 % [9] .

Det var den första superjorden i den beboeliga zonen med en upptäckt atmosfär [9] och den första upptäckten av vatten på en exoplanet i den beboeliga zonen [7] [8] . Vatten har tidigare upptäckts i atmosfären hos exoplaneter som inte är bosatta, såsom HD 209458 b , XO-1 b , WASP-12 b , WASP-17 b och WASP-19 b [19] [20] [21] .

Astronomerna betonade att upptäckten av vatten i K2-18 b:s atmosfär inte betyder att planeten kan försörja liv eller ens vara beboelig, eftersom den sannolikt saknar en fast yta eller atmosfär som kan försörja liv. Närvaron av vatten i den beboeliga zonen på en exoplanet hjälper dock till att förstå hur planeter bildas [7] . K2-18 b förväntas observeras av rymdteleskopet James Webb , som ska lanseras 2021, och rymdteleskopet ARIEL , som ska lanseras 2028. Båda kommer att bära instrument utformade för att bestämma sammansättningen av exoplanetatmosfärer [8] .

Ytterligare analys

I februari 2020 modellerade ett team av Cambridge-astrofysiker från Storbritannien den interna strukturen av K2-18 b från tillgängliga data. Under analysen blev det tydligt att förutsättningarna för liv på den är mycket osannolika [22] [23] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Sarkis, Paula; Henning, Thomas; Kurster, Martin; Trifonov, Trifon; Zechmeister, Mathias; Tal-Or, Lev; Anglada-Escude, Guillem; Hatzes, Artie P.; Lafarga, Marina; Dreizler, Stefan; Ribas, Ignasi; Caballero, José A.; Reiners, Ansgar; Mallonn, Matthias; Morales, Juan C.; Kaminski, Adrian; Aceituno, Jesús; Amado, Pedro J.; Bejar, Victor J.S.; Hagen, Hans-Jurgen; Jeffers, Sandra; Quirrenbach, Andreas; Launhardt, Ralf; Marvin, Christopher; Montes, David. CARMENES Sök efter exoplaneter runt M Dwarfs: A Low-mass Planet in the Temperate Zone of the Nearby K2-18  //  The Astronomical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2018. - Vol. 155 , nr. 6 . — S. 257 . - doi : 10.3847/1538-3881/aac108 . — . - arXiv : 1805.00830 .
2. ↑ 1 2 3 4 Bekräftelse av den radiella hastigheten super-Earth K2-18c med HARPS och CARMENES . A&A 621, A49 (2019) . Hämtad 7 januari 2019. Arkiverad från originalet 16 februari 2020. (obestämd)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Cloutier, R.; Astudillo-Defru, N.; Doyon, R.; Bonfils, X.; Almenara, J.-M.; Bouchy, F.; Delfosse, X.; Forveille, T.; Lovis, C.; Borgmästare6, M.; Menou1, K.; Murgas, F.; Pepe, F.; Santos, N.C.; Udry, S.; Wünsche, A. Bekräftelse av den radiella hastigheten super-Earth K2-18c med HARPS och CARMENES  //  Astronomy and Astrophysics  : journal. - 2019. - 7 januari ( vol. 621 ). — P. A49 . - doi : 10.1051/0004-6361/201833995 . — . — arXiv : 1810.04731 .
4. ↑ 1 2 Cloutier, R.; Astudillo-Defru, N.; Doyon, R.; Bonfils, X.; Almenara, J.-M.; Benneke, B.; Bouchy, F.; Delfosse, X.; Ehrenreich, D.; Forveille, T.; Lovis, C.; Borgmästare, M.; Menou, K.; Murgas, F.; Pepe, F.; Rowe, J.; Santos, N.C.; Udry, S.; Wünsche, A. Karakterisering av K2-18-multiplanetsystemet med HARPS. En beboelig zon superjord och upptäckt av en andra varm superjord på en icke-samplanär bana  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 2017. - Vol. 608 , nr. 35 . — P. A35 . - doi : 10.1051/0004-6361/201731558 . — . - arXiv : 1707.04292 . Arkiverad från originalet den 12 augusti 2018.
5. ↑ 1 2 Encyclopedia of Extrasolar Planets  (engelska) - 1995.
6. ↑ Sarkis P. , Henning T., Kürster M., Trifonov T., Zechmeister M., Tal-Or L. , Hatzes A. P., Lafarga M., Dreizler S., Ribas I. et al. CARMENES Sök efter exoplaneter runt M Dwarfs: A Low-mass Planet in the Temperate Zone of the Nearby K2-18  // Astron . J. / J. G. III , E. Vishniac - NYC : IOP Publishing , American Astronomical Society , University of Chicago Press , AIP , 2018. - Vol. 155, Iss. 6. - P. 257. - ISSN 0004-6256 ; 1538-3881 - doi:10.3847/1538-3881/AAC108 - arXiv:1805.00830
7. ↑ 1 2 3 4 Ghosh, Pallab Vatten hittades för första gången på en "potentiellt beboelig" planet . BBC News (12 september 2019). Hämtad 13 september 2019. Arkiverad från originalet 12 september 2019. (obestämd)
8. ↑ 1 2 3 4 Greshko, Michael Vatten hittat på en potentiellt livsvänlig främmande planet . National Geographic (11 september 2019). Hämtad 11 september 2019. Arkiverad från originalet 11 september 2019. (obestämd)
9. ↑ 1 2 3 4 5 Tsiaras, Angelos; Waldmann, Ingo P.; Tinetti, Giovanna; Tennyson, Jonathan; Yurchenko, Sergey N. Vattenånga i atmosfären av den beboeliga zonen åtta-jordmassplaneten K2-18 b  //  Natur Astronomy : journal. - 2019. - 11 september. - S. 1-6 . - doi : 10.1038/s41550-019-0878-9 . — . - arXiv : 1909.05218 . Arkiverad från originalet den 13 september 2019.
10. ↑ NASA (10 maj 2016). NASA:s Kepler-uppdrag tillkännager den största samlingen av planeter som någonsin upptäckts . Pressmeddelande . Arkiverad från originalet den 13 april 2019. Hämtad 2019-09-19 .
11. ↑ 1 2 3 Montet, Benjamin T.; Morton, Timothy D.; Foreman-Mackey, Daniel; Johnson, John Asher; Hogg, David W.; Bowler, Brendan P.; Latham, David W.; Bieryla, Allyson; Mann, Andrew W. Stellar and Planetary Properties of K2 Campaign 1 Candidates and Validation of 17 Planets, Inclusive a Planet Receiving Earth-like Insolation  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2015. - 5 augusti ( vol. 809 , nr 1 ). — S. 25 . - doi : 10.1088/0004-637X/809/1/25 . — . - arXiv : 1503.07866 .
12. ↑ Foreman-Mackey, Daniel; Montet, Benjamin T.; Hogg, David W.; Morton, Timothy D.; Wang, Dun; Schoelkopf, Bernard. En systematisk sökning efter transiterande planeter i K2-data  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2015. - 18 juni ( vol. 806 , nr 2 ). — S. 215 . - doi : 10.1088/0004-637x/806/2/215 . - . - arXiv : 1502.04715 .
13. ↑ Benneke, Björn; Wong, Ian; Piaulet, Caroline; Knutson, Heather A.; Crossfield, Ian JM; Lothringer, Joshua; Morley, Caroline V.; Gao, Peter; et al. (2019), Water Vapor on the Habitable-Zone Exoplanet K2-18b, arΧiv : 1909.04642 [astro-ph.EP]. 
14. ↑ 1 2 Benneke, Björn; Werner, Michael; Petigura, Eric; Knutson, Heather; Dressing, Courtney; Crossfield, Ian JM; Schlieder, Joshua E.; Livingston, John; Beichman, Charles; Christiansen, Jessie; Krick, Jessica; Gorjian, Varoujan; Howard, Andrew W.; Sinukoff, Evan; Ciardi6, David R.; Akeson, Rachel L. Spitzer Observationer bekräftar och räddar den beboeliga zonen Super-earth K2-18b för framtida karaktärisering  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2017. - 12 januari ( vol. 834 , nr 2 ). — S. 187 . - doi : 10.3847/1538-4357/834/2/187 . - . - arXiv : 1610.07249 .
15. ↑ K2-18 -- Stjärna med hög properrörelse . SIMBAD . Hämtad 12 september 2019. Arkiverad från originalet 22 september 2019. (obestämd)
16. ↑ 12 Wall, Mike . Vattenångan på "Habitable" Exoplanet K2-18 b är spännande - men det är ingen jordtvilling. , Space.com  (11 september 2019). Arkiverad 14 maj 2020. Hämtad 13 september 2019.  ”Tsiaras och hans kollegor publicerade sina resultat idag (11 september) i tidskriften Nature Astronomy. Det andra forskarteamet, ledd av Björn Benneke från Université de Montréal, publicerade sin uppsats på webbsidan arXiv.org på tisdagen. Studien av Benneke et al. har ännu inte granskats av experter.
17. ↑ Vattenånga i atmosfären av mini-neptunus K2-18 b . Hämtad 16 september 2019. Arkiverad från originalet 29 april 2014. (obestämd)
18. ↑ Grossman, Lisa . Detta kan vara den första kända exoplaneten med regn och moln av vattendroppar , ScienceNews  (11 september 2019). Arkiverad 14 maj 2020. Hämtad 13 september 2019.
19. ↑ Hubble spårar subtila signaler om vatten på disiga världar . NASA (3 december 2013). Hämtad 4 december 2013. Arkiverad från originalet 30 augusti 2019. (obestämd)
20. ↑ Deming, D.; Wilkins, A.; McCullough, P.; Burrows, A.; Fortney, JJ; Agol, E.; Dobbs-Dixon, I.; Madhusudhan, N.; Crouzet, N.; Desert, JM; Gilliland, R.L.; Haynes, K.; Knutson, H.A.; Line, M.; Magic, Z.; Mandell, A.M.; Ranjan, S.; Charbonneau, D.; Clampin, M.; Seager, S.; Showman, AP Infraröd överföringsspektroskopi av exoplaneterna HD 209458b och XO-1b med Wide Field Camera-3 på Hubble Space Telescope  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2013. - Vol. 774 , nr. 2 . — S. 95 . - doi : 10.1088/0004-637X/774/2/95 . — . - arXiv : 1302.1141 .
21. ↑ Mandell, A.M.; Haynes, K.; Sinukoff, E.; Madhusudhan, N.; Burrows, A.; Deming, D. Exoplanet Transit Spectroscopy Using WFC3: WASP-12 b, WASP-17 b och WASP-19 b  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2013. - Vol. 779 , nr. 2 . — S. 128 . - doi : 10.1088/0004-637X/779/2/128 . — . - arXiv : 1310.2949 .
22. ↑ Inre och atmosfär av den beboeliga exoplaneten K2-18b . Hämtad 3 mars 2020. Arkiverad från originalet 3 mars 2020. (obestämd)
23. ↑ Obebodd planet K2-18b . Hämtad 19 september 2019. Arkiverad från originalet 29 april 2014. (obestämd)

Länkar

• Vattenånga - och kanske till och med regn - finns i en avlägsen värld som är dubbelt så stor som  jorden