Serin bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde dönen dev bir tüylü gezegen

Ulusal Gözlemevi’nin Kitt Peak Teleskobu bunu belirlemeye yardımcı oluyor[{” attribute=””>Jupiter-like Planet is the lowest-density gas giant ever detected around a red dwarf.

A gas giant exoplanet with the density of a marshmallow has been detected in orbit around a cool red dwarf star. A suite of astronomical instruments was used to make the observations, including the NASA-funded NEID radial-velocity instrument on the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory, a Program of NSF’s NOIRLab. Named TOI-3757 b, the exoplanet is the fluffiest gas giant planet ever discovered around this type of star.

Using the WIYN 3.5-meter Telescope at Kitt Peak National Observatory in Arizona, astronomers have observed an unusual Jupiter-like planet in orbit around a cool red dwarf star. Located in the constellation of Auriga the Charioteer around 580 light-years from Earth, this planet, identified as TOI-3757 b, is the lowest-density planet ever detected around a red dwarf star and is estimated to have an average density akin to that of a marshmallow.

Red dwarf stars are the smallest and dimmest members of so-called main-sequence stars — stars that convert hydrogen into helium in their cores at a steady rate. Although they are “cool” compared to stars like our Sun, red dwarf stars can be extremely active and erupt with powerful flares. This can strip orbiting planets of their atmospheres, making this star system a seemingly inhospitable location to form such a gossamer planet.

Shubham Kanodia, Carnegie Bilim Enstitüsü’nün Dünya ve Gezegen Laboratuvarı’nda araştırmacı ve yayınlanan bir makalenin ilk yazarı Astrolojik Günlükile. Şimdiye kadar bu, genellikle bu kırmızı cüce yıldızlardan uzakta dev gezegenler bulan küçük Doppler araştırma örnekleri tarafından görüldü. Şimdiye kadar, yakınlardaki gaz gezegenlerini sağlam bir şekilde bulmak için yeterince büyük bir gezegen örneğimiz olmadı.”

TOI-3757 b’yi çevreleyen hala açıklanamayan gizemler var, bunların başında gaz devi bir gezegenin bir kırmızı cüce yıldızın, özellikle de düşük yoğunluklu bir gezegenin etrafında nasıl oluşabileceği. Ancak Kanodia ekibi bu gizeme bir çözüm bulabileceklerine inanıyor.

Bir NSF NOIRLab programı olan Kit Peak Ulusal Gözlemevi (KPNO) arazisinden, 3.5 metrelik Wisconsin-Indiana-Yale-NOIRLab (WIYN) teleskobu Samanyolu’nu ufuktan taşarken gözlemliyor gibi görünüyor. Doğal bir fenomen olan kırmızımsı atmosferik parlama da ufku renklendirir. KPNO, Tohono O’odham Ulusu’ndaki Arizona Sonoran Çölü’nde yer almaktadır ve Samanyolu’nun düzleminin bir kısmının bu net görüntüsü, soluk gök cisimlerini görüntülemek için bu ortamdaki uygun koşulları göstermektedir. Düşük seviyelerde ışık kirliliği, 20° daha karanlık gökyüzü ve kuru atmosfer koşulları içeren bu koşullar, WIYN konsorsiyumundaki araştırmacıların, WIYN 3.5-metre kullanarak galaksiler, bulutsular ve ötegezegenlerin yanı sıra diğer birçok astronomik hedefi gözlemlemelerini sağladı. teleskop ve kardeşi WIYN 0.9 metrelik teleskop. Kredi: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Sparks

TOI-3757 b’nin aşırı düşük yoğunluğunun iki faktörün sonucu olabileceğini öne sürüyorlar. Birincisi, gezegenin kayalık çekirdeği ile ilgilidir; Gaz devlerinin, Dünya’nın kütlesinin yaklaşık on katı kütleye sahip devasa kayalık çekirdekler olarak başladıkları düşünülmektedir; bu noktada, bugün gördüğümüz gaz devlerini oluşturmak için hızla büyük miktarlarda yakındaki gazı çekerler. TOI-3757b, gaz devlerine sahip diğer M cücelerinden daha düşük ağır element bolluğuna sahiptir ve bu, daha yavaş çekirdek oluşumuna neden olarak, gaz birikiminin başlamasını geciktirmiş ve böylece gezegenin genel yoğunluğunu etkilemiş olabilir.

İkinci bir faktör, geçici olarak hafif eliptik olduğu düşünülen gezegenin yörüngesi olabilir. Yıldızına diğer zamanlardan daha yakın olduğu ve gezegenin atmosferinin şişmesine neden olabilecek önemli aşırı ısınmaya neden olduğu zamanlar vardır.

NASA’nın Exoplanet Anketi için Geçiş Uydusu ([{” attribute=””>TESS) initially spotted the planet. Kanodia’s team then made follow-up observations using ground-based instruments, including NEID and NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), both housed at the WIYN 3.5-meter Telescope; the Habitable-zone Planet Finder (HPF) on the Hobby-Eberly Telescope; and the Red Buttes Observatory (RBO) in Wyoming.

TESS surveyed the crossing of this planet TOI-3757 b in front of its star, which allowed astronomers to calculate the planet’s diameter to be about 150,000 kilometers (100,000 miles) or about just slightly larger than that of Jupiter. The planet finishes one complete orbit around its host star in just 3.5 days, 25 times less than the closest planet in our Solar System — Mercury — which takes about 88 days to do so.

The astronomers then used NEID and HPF to measure the star’s apparent motion along the line of sight, also known as its radial velocity. These measurements provided the planet’s mass, which was calculated to be about one-quarter that of Jupiter, or about 85 times the mass of the Earth. Knowing the size and the mass allowed Kanodia’s team to calculate TOI-3757 b’s average density as being 0.27 grams per cubic centimeter (about 17 grams per cubic feet), which would make it less than half the density of Saturn (the lowest-density planet in the Solar System), about one quarter the density of water (meaning it would float if placed in a giant bathtub filled with water), or in fact, similar in density to a marshmallow.

“Potential future observations of the atmosphere of this planet using NASA’s new James Webb Space Telescope could help shed light on its puffy nature,” says Jessica Libby-Roberts, a postdoctoral researcher at Pennsylvania State University and the second author on this paper.

“Finding more such systems with giant planets — which were once theorized to be extremely rare around red dwarfs — is part of our goal to understand how planets form,” says Kanodia.

The discovery highlights the importance of NEID in its ability to confirm some of the candidate exoplanets currently being discovered by NASA’s TESS mission, providing important targets for the new James Webb Space Telescope (JWST) to follow up on and begin characterizing their atmospheres. This will in turn inform astronomers what the planets are made of and how they formed and, for potentially habitable rocky worlds, whether they might be able to support life.

Reference: “TOI-3757 b: A low-density gas giant orbiting a solar-metallicity M dwarf” by Shubham Kanodia, Jessica Libby-Roberts, Caleb I. Cañas, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Gudmundur Stefansson, Andrea S. J. Lin, Sinclaire Jones, Andrew Monson, Brock A. Parker, Henry A. Kobulnicky, Tera N. Swaby, Luke Powers, Corey Beard, Chad F. Bender, Cullen H. Blake, William D. Cochran, Jiayin Dong, Scott A. Diddams, Connor Fredrick, Arvind F. Gupta, Samuel Halverson, Fred Hearty, Sarah E. Logsdon, Andrew J. Metcalf, Michael W. McElwain, Caroline Morley, Jayadev Rajagopal, Lawrence W. Ramsey, Paul Robertson, Arpita Roy, Christian Schwab, Ryan C. Terrien, John Wisniewski and Jason T. Wright, 5 August 2022, The Astronomical Journal.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20