Astronomen aan het MIT, Harvard universiteit, en elders een rots hebben gezocht, Exoplaneet ter grootte van de aarde voor tekenen van een atmosfeer - en vond er geen.

Atmosferen zijn eerder gedetecteerd op planeten die veel groter zijn dan de onze, waaronder verschillende hete Jupiters en sub-Neptunes, die allemaal voornamelijk zijn gemaakt van ijs en gas. Maar dit is de eerste keer dat wetenschappers in staat zijn vast te stellen of een aardse, terrestrische planeet buiten ons zonnestelsel heeft een atmosfeer.

De planeet in kwestie, LHS3844b, werd in 2018 ontdekt door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, en werd gemeten als ongeveer 1,3 keer groter dan de aarde. De planeet draait in slechts 11 uur om zijn ster, waardoor het een van de snelst draaiende exoplaneten is die we kennen. De ster zelf is een kleine, koele M-dwerg die zich op slechts 49 lichtjaar van de aarde bevindt.

In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Natuur , het team meldt dat LHS 3844b waarschijnlijk geen dikke, Venus-achtige atmosfeer noch een dunne, Aardachtige atmosfeer. In plaats daarvan, de planeet lijkt waarschijnlijk meer op Mercurius - een zinderende, kale rots. Als er ooit een atmosfeer heeft bestaan, de onderzoekers zeggen dat de straling van de ster hem waarschijnlijk vroeg in de vorming van de planeet heeft weggeblazen.

"We hebben in feite een hete planeet gevonden zonder gassen eromheen, " zegt co-auteur Daniel Koll, een postdoc bij MIT's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen. "Dit is de eerste keer dat we iets in detail weten over de atmosfeer van een planeet rond deze M-dwergen, welke het meest voorkomende type ster zijn, waardoor LHS 3844b het meest voorkomende type rotsplaneet in de melkweg is."

Zou elke vorm van leven in zo'n dorre woestenij vat kunnen krijgen? Koll en zijn collega's zeggen dat het uiterst onwaarschijnlijk is, omdat het ontbreken van een atmosfeer alle organismen op het oppervlak van de planeet onmiddellijk zou doen uitkoken. Maar dat betekent niet dat andere terrestrische exoplaneten op dezelfde manier geen dekking hebben.

"We hadden nooit gedacht dat deze specifieke planeet gastvrij zou zijn voor leven, " zegt hoofdauteur Laura Kreidberg, een onderzoeker aan het Harvard Center for Astrophysics. "Het is meer de vraag of deze hele categorie planeten rond kleinere sterren een atmosfeer heeft of niet. En onze techniek is een robuuste manier om te beoordelen of een atmosfeer aanwezig is of niet."

Gezichten blootgesteld

in 2018, LHS 3844b was een van de eerste oogst van extrasolaire werelden bevestigd door TESS, een door MIT ontwikkelde satelliet die duizenden van de dichtstbijzijnde, helderste sterren, voor transits - periodieke dips in sterlicht die zouden kunnen wijzen op een planeet die voor de ster draait, het licht tijdelijk blokkeren.

Kreidberg en haar team bestempelden LHS 3844b als een ideaal laboratorium, omdat zijn ster helder en dichtbij is, en dus een bron waartegen wetenschappers de planeet in detail konden bestuderen. Aangezien LHS 3844b extreem dicht bij zijn ster is, en dus ongelooflijk heet, Kreidberg en Koll redeneerden dat het voldoende warmte zou moeten afgeven om aanwijzingen te geven of het een atmosfeer herbergt.

LHS 3844b is een getijde vergrendelde planeet, wat betekent dat het een permanente dagzijde en nachtzijde heeft aan zijn ster, net zoals de maan altijd hetzelfde gezicht naar de aarde laat zien. Als er een atmosfeer is, het zou warmte rond de hele planeet laten circuleren, en de warmte die wordt uitgestraald door zowel de dag- als de nachtzijde zou ongeveer hetzelfde zijn. Bij afwezigheid van een atmosfeer, de dagzijde zou aanzienlijk heter zijn dan de nachtzijde.

Terwijl de planeet om zijn ster draait, een waarnemer kan verschillende gezichten van die planeet zien. Als het van achter zijn ster tevoorschijn komt, de dagzijde van de planeet wordt blootgelegd. Vervolgens, terwijl het voor de ster cirkelt, de planeet draait om zijn nachtkant te laten zien, voordat hij terugkeert om zijn dagzijde bloot te leggen voordat hij weer achter de ster kruist.

De onderzoekers dachten dat als ze de warmte konden meten die wordt afgegeven door de verschillende gezichten van de planeet tijdens zijn baan, ze konden het temperatuurverschil tussen de dagzijde en de nachtzijde bepalen, en uiteindelijk, of de planeet een atmosfeer heeft.

Om dit idee te testen, het team gebruikte NASA's Spitzer Space Telescope, een instrument dat infraroodstraling meet, of warmte, en richtte de telescoop 100 uur op LHS 3844b, het vastleggen van ongeveer 10 banen van de planeet in totaal. Ze maten de warmte die werd afgegeven door de verschillende gezichten van de planeet in elke baan.

"Dit is veel gedaan voor planeten die qua grootte dichter bij Jupiter staan, maar dit is de allereerste keer dat deze meting ooit is gedaan voor een terrestrische planeet rond een M-dwergster, ' zegt Koll.

"Ergens daarbuiten"

Uit hun metingen, de onderzoekers berekenden dat de dagzijde een toasty 1 is, 000 Kelvin, of ongeveer 1, 340 graden Fahrenheit, terwijl de nachtzijde keldert tot 0 K, of -460 F. Het drastische temperatuurverschil geeft aan dat de planeet geen dikke, Venus-achtige atmosfeer die de warmte gelijkmatig over de hele planeet zou verdelen.

Het team simuleerde verschillende scenario's met dunnere atmosferen van verschillende samenstellingen, maar ze ontdekten dat geen enkele een warmteverdeling produceerde die overeenkwam met hun waarnemingen, wat aangeeft dat de planeet ook geen dunne, Aardachtige atmosfeer.

Er was één scenario waarin een extreem dunne atmosfeer, vergelijkbaar met die van Mars, zou het drastische warmteverschil van de planeet kunnen veroorzaken. Echter, het team ontdekte dat het onwaarschijnlijk was dat zo'n dunne atmosfeer stabiel zou kunnen blijven, omdat de straling van de ster snel alle sporengassen rond de planeet zou wegblazen.

De onderzoekers hebben geconcludeerd dat LHS 3844b in wezen een superhete, kale rots. Maar wat voor soort steen zou het kunnen zijn? In een laatste stap, het team probeerde de samenstelling te identificeren door de reflectiviteit van het oppervlak van de planeet te meten. Zoals we op aarde weten, verschillende mineralen reflecteren licht in verschillende mate - basalt, die zwart is, gestolde lava, reflecteert heel weinig licht, terwijl lichter gekleurde rotsen zoals graniet, met mineralen zoals kwarts, een hogere reflectiviteit hebben. Het team heeft de verhouding tussen de helderheid van de ster en die van de planeet gemeten om de reflectiviteit van de planeet te berekenen.

"We kunnen zien dat een granietachtig oppervlak wordt uitgesloten door onze gegevens, terwijl een donker materiaal zoals een lavaveld op Hawaï, of de maanmerrie, of zoals het oppervlak van Mercurius, komt overeen met onze waarnemingen, ', zegt Kreidberg.

Hoewel de groep tot de conclusie kwam, is er geen sfeer - en, daarom, leven - op LHS 3844b, ze zeggen dat dit misschien niet het geval is voor soortgelijke terrestrische exoplaneten die rond koele M-dwergen draaien. Ze hopen hun techniek toe te passen op andere rotsachtige exoplaneten, inclusief degenen die verder van hun sterren verwijderd zijn en een betere kans hebben om een ​​atmosfeer vast te houden.

"Atmosferen helpen het leven te beschermen en te beschermen tegen ultraviolette straling, Kreidberg zegt. "Ik zou heel blij zijn om een ​​atmosfeer op een planeet te ontdekken, ook al is het een beetje te warm of te koud, want dat zou ons vertellen, Ja, sommige terrestrische exoplaneten kunnen atmosferen hebben, en waarschijnlijk ergens daarbuiten, er zal er een zijn die de juiste temperatuur heeft, dat vloeibaar water heeft kunnen vasthouden."