Tijdens het verkennen van twee exoplaneten in een helder nabij sterrenstelsel, ESA's op exoplaneten jagende Cheops-satelliet heeft onverwachts de derde bekende planeet van het systeem gezien die het gezicht van de ster kruist. Deze transit onthult spannende details over een zeldzame planeet "zonder bekend equivalent, ", zeggen de onderzoekers.

De ontdekking is een van de eerste resultaten van ESA's Cheops (CHaracterising ExOplanet Satellite), en de eerste keer dat een exoplaneet met een periode van meer dan 100 dagen is gezien die door een ster beweegt die helder genoeg is om met het blote oog zichtbaar te zijn.

Genoemd Nu2 Lupi, deze heldere, De zonachtige ster bevindt zich op iets minder dan 50 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Lupus (de Wolf). in 2019, de High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) van de ESO 3,6-meter telescoop in Chili ontdekte drie exoplaneten (genaamd "b, " "c" en "d, " met de ster beschouwd als object "A") in het systeem, met massa's tussen die van de aarde en Neptunus en banen van 11,6, 27,6 en 107,6 dagen. De binnenste twee van deze planeten - b en c - werden vervolgens gevonden om Nu2 Lupi te passeren door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), waardoor het een van de slechts drie sterren met het blote oog is waarvan bekend is dat ze meerdere transiterende planeten herbergen.

"Transiterende systemen zoals Nu2 Lupi zijn van het grootste belang voor ons begrip van hoe planeten zich vormen en evolueren, omdat we verschillende planeten rond dezelfde heldere ster in detail kunnen vergelijken, " zegt Laetitia Delrez van de Universiteit van Luik, België, en hoofdauteur van de nieuwe bevinding.

"We wilden voortbouwen op eerdere studies van Nu2 Lupi en planeten b en c observeren die het gezicht van Nu2 Lupi kruisen met Cheops, maar tijdens een transit van planeet c zagen we iets verbazingwekkends:een onverwachte transit door planeet 'd, ' die verder in het systeem ligt."

Planetaire transits creëren een waardevolle kans om de atmosfeer van een planeet te bestuderen, baan, maat en interieur. Een transiterende planeet blokkeert een klein maar detecteerbaar deel van het licht van zijn ster wanneer hij voor zijn ster kruist - en het was deze lichtdaling die Laetitia en collega's tot hun ontdekking leidde. Omdat lange-periodieke exoplaneten zo ver van hun sterren cirkelen, de kans om er een te zien tijdens een transit is ongelooflijk laag, waardoor de vondst van Cheops een echte verrassing is.

Door gebruik te maken van de precisiecapaciteiten van Cheops, planeet d bleek ongeveer 2,5 keer de straal van de aarde te zijn, bevestigd dat het iets meer dan 107 dagen nodig heeft om eenmaal rond zijn ster te draaien, en met behulp van archiefwaarnemingen van telescopen op de grond, bleek een massa te hebben van 8,8 keer die van de aarde.

"De hoeveelheid stellaire straling die planeet d bereikt, is ook mild in vergelijking met veel andere ontdekte exoplaneten; in ons zonnestelsel, Nu2 Lupi d zou tussen Mercurius en Venus draaien, " voegt co-auteur David Ehrenreich van de Universiteit van Genève toe, Zwitserland. "Gecombineerd met zijn heldere moederster, lange omlooptijd, en geschiktheid voor vervolgkarakterisering, dit maakt planeet D enorm opwindend - het is een uitzonderlijk object zonder bekend equivalent, en zeker een gouden doelwit voor toekomstige studie."

De meeste transiterende exoplaneten voor een lange periode die tot nu toe zijn ontdekt, zijn gevonden rond sterren die te zwak zijn om gedetailleerde vervolgwaarnemingen mogelijk te maken. wat betekent dat er weinig bekend is over de eigenschappen van hun planeten. Nu2 Lupi, echter, is helder genoeg om een ​​aantrekkelijk doelwit te zijn voor andere krachtige telescopen in de ruimte - zoals de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop of de toekomstige NASA / ESA / CSA James Webb-ruimtetelescoop - of grote observatoria op de grond.

"Gezien zijn algemene eigenschappen en baan, dit maakt planeet d een uniek gunstig doelwit voor het bestuderen van een exoplaneet met een atmosfeer van milde temperatuur rond een ster die lijkt op de zon, ' zegt Laetitia.

Door nieuwe Cheops-gegevens te combineren met archiefgegevens van andere observatoria, de onderzoekers waren in staat om de gemiddelde dichtheden van alle bekende planeten van Nu2 Lupi nauwkeurig te bepalen, en leg sterke beperkingen op hun mogelijke composities.

Ze ontdekten dat planeet b voornamelijk rotsachtig was, terwijl planeten c en d grote hoeveelheden water lijken te bevatten, gehuld in omhulsels van waterstof- en heliumgassen. In feite, planeten c en d bevatten veel meer water dan de aarde:een kwart van de massa van elke planeet bestaat uit water, vergeleken met minder dan 0,1% voor de aarde. dit water, echter, is niet vloeibaar, in plaats daarvan in de vorm van ijs onder hoge druk of stoom op hoge temperatuur.

"Hoewel geen van deze planeten bewoonbaar zou zijn, hun diversiteit maakt het systeem nog spannender, en een geweldig toekomstperspectief om te testen hoe deze lichamen zich in de loop van de tijd vormen en veranderen, ", zegt ESA Cheops-projectwetenschapper Kate Isaak. "Er is ook de mogelijkheid om naar ringen of manen te zoeken in het Nu2 Lupi-systeem, omdat de voortreffelijke precisie en stabiliteit van Cheops de detectie van lichamen tot ongeveer de grootte van Mars mogelijk zou maken."

Cheops is ontworpen om ultrahoge precisiegegevens te verzamelen van individuele sterren waarvan bekend is dat ze planeten herbergen, in plaats van meer in het algemeen naar mogelijke exoplaneten rond veel sterren te speuren - en deze focus en precisie blijkt uitzonderlijk nuttig om de sterrenstelsels om ons heen te begrijpen.

"Deze opwindende resultaten tonen eens te meer het enorme potentieel van Cheops, "voegt Kate eraan toe. "Met Cheops kunnen we niet alleen bekende exoplaneten beter begrijpen, zoals blijkt uit deze en andere vroege resultaten van de missie, maar ook om nieuwe te ontdekken en hun geheimen te onthullen."