Para Astronom Menemukan Planet Terdekat Seukuran Bumi Tanpa Atmosfer

Para astronom telah menemukan planet baru seukuran Bumi, SPECULOOS-3b, yang mengorbit dingin, Jupiterbintang berukuran 55 tahun cahaya jauhnya. Berbeda dengan Bumi, planet ini kemungkinan besar tidak memiliki atmosfer karena radiasi yang kuat dari jaraknya yang dekat dengan bintang, sehingga menawarkan pemandangan unik tanpa halangan untuk studi geologi langsung mengenai komposisi permukaan dan sejarahnya.

Sebuah planet baru yang mengorbit sebuah bintang kecil yang dingin, hanya berjarak 55 tahun cahaya telah ditemukan oleh para astronom di MIT, Universitas Liège, dan tempat lain. Meskipun planet ekstrasurya di dekatnya mirip dengan Bumi dalam ukuran dan komposisi batuannya, di situlah kesamaannya berakhir. Perbedaan utamanya adalah dunia baru ini kemungkinan besar tidak memiliki atmosfer.

Dalam makalah yang diterbitkan pada 15 Mei 2024 di jurnal Astronomi Alampara peneliti mengkonfirmasi deteksi SPECULOOS-3b, sebuah planet seukuran Bumi yang kemungkinan besar tidak memiliki udara yang ditemukan tim menggunakan jaringan teleskop sebagai bagian dari proyek SPECULOOS (Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars).

Planet baru ini mengorbit bintang katai ultradingin di dekatnya – sejenis bintang yang lebih kecil dan lebih dingin dari Matahari. Bintang katai ultradingin dianggap sebagai jenis bintang paling umum di galaksi kita, meskipun bintang ini juga paling redup, sehingga sulit dikenali di langit malam.

Katai ultradingin yang menjadi tuan rumah bagi planet baru ini berukuran sepersepuluh dan 1.000 kali lebih redup dibandingkan matahari. Bintang ini berukuran lebih mirip Jupiter dan dua kali lebih dingin dari Matahari. Namun demikian, bintang katai tersebut memancarkan sejumlah besar energi ke permukaan planet karena jarak planet yang sangat dekat: SPECULOOS-3b mengorbit bintangnya hanya dalam waktu 17 jam. Jadi, satu tahun di planet baru lebih pendek dari satu hari di Bumi.

Karena letaknya yang sangat dekat dengan bintangnya, planet ini dihujani radiasi 16 kali lebih banyak per detik dibandingkan dengan radiasi yang diterima Bumi dari Matahari. Tim percaya bahwa paparan yang intens dan tanpa henti seperti itu kemungkinan besar telah menguapkan atmosfer apa pun yang pernah ada di planet ini, menjadikannya bola batu yang tidak berudara, terbuka, dan melepuh.

Jika planet ini tidak memiliki atmosfer, para ilmuwan mungkin akan segera dapat mengetahui dengan tepat jenis batuan apa yang ada di permukaannya dan bahkan proses geologi seperti apa yang membentuk lanskapnya, seperti apakah kerak planet tersebut mengalami lautan magma, aktivitas vulkanik, dan aktivitas gunung berapi. lempeng tektonik di masa lalu.

“SPECULOOS-3b adalah planet pertama yang dapat kita pertimbangkan untuk bergerak menuju pembatasan sifat permukaan planet di luar tata surya,” kata rekan penulis studi Julien de Wit, profesor ilmu planet di DENGAN. “Dengan adanya dunia ini, pada dasarnya kita bisa mulai melakukan geologi eksoplanet. Betapa kerennya itu?”

Rekan penulis studi ini di MIT termasuk ilmuwan peneliti Benjamin Rackham dan Artem Burdanov, bersama dengan penulis utama Michel Gillon dari Universitas Liège dan rekan dari lembaga dan observatorium yang berkolaborasi di seluruh dunia.

Berbaris

Para astronom mengamati firasat pertama planet baru ini pada tahun 2021, dengan pengamatan yang dilakukan oleh SPECULOOS — jaringan enam teleskop robotik berukuran 1 meter (empat di Belahan Bumi Selatan, dan dua di Belahan Bumi Utara) yang terus mengamati langit untuk mencari tanda-tanda keberadaan planet baru tersebut. planet yang mengorbit di sekitar bintang katai yang sangat dingin. SPECULOOS adalah proyek induk dari survei TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope-South), yang menemukan tujuh planet terestrial – beberapa berpotensi layak huni – di sekitar bintang dingin kecil bernama TRAPPIST-1.

SPECULOOS bertujuan untuk mengamati sekitar 1.600 bintang katai ultradingin di dekatnya. Karena bintang-bintang ini berukuran kecil, planet mana pun yang mengorbit dan melintas di depannya akan menghalangi cahayanya untuk sementara waktu, dengan jumlah yang lebih besar dibandingkan dengan planet yang mengorbit di sekitar bintang yang lebih besar dan lebih terang. Bintang katai yang sangat dingin dapat memberikan para astronom pandangan yang lebih baik tentang planet mana pun yang mereka tempati.

Pada tahun 2021, teleskop di jaringan SPECULOOS menangkap beberapa tanda transit yang tidak meyakinkan, di depan salah satu bintang katai ultradingin yang berjarak sekitar 55 tahun cahaya. Kemudian pada tahun 2022, pemantauan jarak dekat dengan teleskop Artemis milik MIT mengubah keadaan.

“Meskipun ada struktur dalam data tahun 2021 yang tampaknya tidak meyakinkan, data Artemis tahun 2022 benar-benar menarik perhatian kami,” kenang Artem Burdanov dari MIT, yang mengelola SPECULOOS Northern Observatory. “Kami mulai menganalisis satu sinyal mirip transit yang jelas dalam data Artemis, dengan cepat memutuskan untuk meluncurkan kampanye di sekitar bintang ini, dan kemudian semuanya mulai berjalan sesuai rencana.”

Gelap Seperti Bulan

Tim memusatkan perhatian pada bintang tersebut dengan teleskop Artemis milik MIT, jaringan SPECULOOS lainnya, dan beberapa observatorium lainnya. Pengamatan multipel tersebut menegaskan bahwa bintang tersebut memang menampung sebuah planet, yang tampaknya mengorbit setiap 17 jam. Dilihat dari jumlah cahaya yang terhalang setiap kali melintasinya, para ilmuwan memperkirakan bahwa planet ini seukuran Bumi.

Mereka kemudian dapat memperkirakan sifat-sifat tertentu dari bintang dan planet tersebut berdasarkan analisis cahaya bintang yang diambil oleh Benjamin Rackham dari MIT, yang memimpin kampanye menggunakan teleskop Magellan di Chili dan Amerika Serikat. NASA Fasilitas Teleskop Inframerah (IRTF) di Hawaii untuk menganalisis cahaya dari bintang katai ultradingin di dekatnya.

“Dari spektrum kami dan pengamatan lain, kami dapat mengatakan bahwa bintang tersebut memiliki suhu sekitar 2.800 kelvin, usianya sekitar 7 miliar tahun – tidak terlalu muda, dan tidak terlalu tua – dan cukup aktif, artinya ia menyala cukup lama. banyak,” kata Rackham. “Kami pikir planet ini pasti tidak mempunyai atmosfer lagi karena akan mudah terkikis oleh aktivitas bintang induknya yang terus-menerus menyala.”

Tanpa atmosfer, apa yang bisa dilihat seseorang jika dilihat dari permukaan planet?

“Jika tidak ada atmosfer, tidak akan ada langit biru atau awan — yang ada hanya gelap, seperti di permukaan bulan,” kata Rackham. “Dan ‘matahari’ akan menjadi bintang besar, berwarna merah keunguan, berbintik, dan menyala-nyala yang terlihat 18 kali lebih besar dari matahari yang terlihat di langit.”

Karena planet ini tidak memiliki atmosfer dan jaraknya relatif dekat, tim mengatakan bahwa SPECULOOS-3b adalah kandidat ideal untuk studi lanjutan yang dilakukan oleh NASA. Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), yang cukup kuat untuk mengurai cahaya bintang dan melihat lebih detail bintang dan planetnya. Dengan pengamatan JWST, tim berharap dapat mengidentifikasi detail permukaan planet, yang merupakan penelitian eksoplanet pertama di bidangnya.

“Kami berpendapat bahwa planet ini hampir sepanas Venusjadi tidak layak huni,” kata Rackham. “Tidak cukup panas untuk memiliki permukaan lava. Itu harus berupa batu yang kokoh. Namun bergantung pada seberapa terang batu tersebut, batu tersebut mungkin muncul kembali karena lempeng tektonik atau aktivitas vulkanik, atau bisa juga merupakan planet yang terkikis oleh pelapukan luar angkasa dan memiliki permukaan yang jauh lebih gelap. Ke depannya, kita harus bisa membedakan beberapa skenario menarik yang terjadi di permukaan planet ini.”

Untuk informasi lebih lanjut tentang penemuan ini:

Referensi: “Deteksi seukuran Bumi planet ekstrasunya Michael Gillon, Peter P. Pedersen, Benjamin V. Rackham, Georgina Dransfield, Elsa Ducrot, Khalid Barkaoui, Artem Y. Burdanov, Urs Schroffenegger, Yilen Gomez Maqueo Chew, Susan M. Lederer, Raja Alonso, Adam J. Burgasser, Steve B . Howell, Norio Narita, Julien de Wit, Brice-Olivier Demory, Didier Queloz, Amaury HMJ Triaud, Laetitia Delrez, Emmanuel Jehin, Matthew J.Hooton, Lionel J. Garcia, Claudia Jano Munoz, Catriona A. Murray, Francisco J. Pozuelos, Daniel Sebastian, Mathilde Timmermans, Samantha J. Thompson, Sebastian Zuniga-Fernandez, Jesus Olive, Christian Aganze, Peter J. Loved, Thomas Baycroft, Zouhair Benkhaldoun, David Berardo, Emeline Bolmont , Catherine A. Clark , Yasmin T. Davis , Fatemeh Davoudi, Zoë L. de Beaux, Jerome P. de Leon, Masahiro Ikoma, Kai Ikuta, Keisuke Isogai, Izuru Fukuda, Akihiko Fukui, Roman Gerasimov, Mourad Ghachoui, Maximilian N Samantha Hasler, Yuya Hayashi, Kevin Heng, Renyu Hu , Taiki Kagetani, Yugo Kawai, Kiyoe Kawauchi, Daniel Kitzmann, Daniel DB Koll, Monika Lendl, John H. Livingston, Xintong Lyu, Erik A. Meier Valdés, Mayuko Mori, James J McCormac, Philip Murgas, Prajwal Niraula, Enric Palle, Ilse Plauchu-Frayn, Rafael Rebolo, Laurence Sabin, Yannick Schackey, Nicole Schanche, Franck Selsis, Alfredo Sota, Manu Stalport, Matthew R. Standing, Keivan G. Stassun, Motohide Tamura, Yuka Terada, Christopher A. Theissen, Martin Turbet, Valerie Van Grootel, Roberto Varas, Noriharu Watanabe dan Francis Zong Lang, 15 Mei, Astronomi Alam.
DOI: 10.1038/s41550-024-02271-2

Penelitian ini sebagian didukung oleh Dewan Riset Eropa, Simons Foundation, dan Heising-Simons Foundation.