Kunstnerinntrykk av en ultra fluffy gassgigantisk planet i bane rundt en rød dvergstjerne. En gassgigantisk eksoplanet [right] med tettheten til en marshmallow har blitt oppdaget i bane rundt en kjølig rød dvergstjerne [left] av det NASA-finansierte NEID-instrumentet for radiell hastighet på det 3,5 meter lange WIYN-teleskopet ved Kitt Peak National Observatory, et program fra NSFs NOIRLab. Planeten, kalt TOI-3757 b, er den mykeste gassgigantplaneten som noen gang er oppdaget rundt denne typen stjerne. Kreditt: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
Kitt Peak National Observatory-teleskop hjelper til med å bestemme det[{” attribute=””>Jupiter-like Planet is the lowest-density gas giant ever detected around a red dwarf.
A gas giant 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.
“Gigante planeter rundt røde dvergstjerner har tradisjonelt vært antatt å være vanskelig å danne,” sier Shubham Kanodia, en forsker ved Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory og førsteforfatter på en artikkel publisert i The Astronomical Journall. “Så langt har dette bare blitt sett på med små prøver fra Doppler-undersøkelser, som vanligvis har funnet gigantiske planeter lenger unna disse røde dvergstjernene. Til nå har vi ikke hatt et stort nok utvalg av planeter til å finne nærliggende gassplaneter på en robust måte.»
Det er fortsatt uforklarlige mysterier rundt TOI-3757 b, den store er hvordan en gassgigantisk planet kan dannes rundt en rød dvergstjerne, og spesielt en planet med lav tetthet. Kanodias team tror imidlertid de kan ha en løsning på det mysteriet.
Fra bakken til Kitt Peak National Observatory (KPNO), et program fra NSFs NOIRLab, ser Wisconsin-Indiana-Yale-NOIRLab (WIYN) 3,5-meters teleskop tilsynelatende Melkeveien når den renner fra horisonten. En rødlig luftglød, et naturfenomen, farger også horisonten. KPNO ligger i Arizona-Sonoran-ørkenen på Tohono O’odham-nasjonen, og denne klare utsikten over en del av Melkeveiens galaktiske plan viser de gunstige forholdene i dette miljøet som er nødvendig for å se svake himmelobjekter. Disse forholdene, som inkluderer lave nivåer av lysforurensning, en himmel mørkere enn en styrke på 20, og tørre atmosfæriske forhold, har gjort det mulig for forskere i WIYN-konsortiet å forfølge observasjoner av galakser, tåker og eksoplaneter samt mange andre astronomiske mål ved å bruke WIYN 3,5 meter teleskop og søskenteleskopet WIYN 0,9 meter teleskop. Kreditt: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Gnister
De foreslår at den ekstra lave tettheten til TOI-3757 b kan være et resultat av to faktorer. Den første gjelder den steinete kjernen av planeten; gassgiganter antas å begynne som massive steinete kjerner omtrent ti ganger massen av jorden, og da trekker de raskt inn store mengder nabogass for å danne gassgigantene vi ser i dag. TOI-3757bs stjerne har en lavere overflod av tunge grunnstoffer sammenlignet med andre M-dverger med gassgiganter, og dette kan ha resultert i at den steinete kjernen dannes langsommere, forsinker begynnelsen av gasstilfanget og derfor påvirker planetens totale tetthet.
Den andre faktoren kan være planetens bane, som foreløpig antas å være litt elliptisk. Noen ganger kommer den nærmere stjernen enn andre ganger, noe som resulterer i betydelig overoppvarming som kan få planetens atmosfære til å blåse opp.
NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite ([{” 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
“Potential future observations of the atmosphere of this planet using NASA’s new DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20