Џиновска пахуљаста планета која кружи око хладног црвеног патуљка

Уметнички утисак веома танке планете гасног гиганта која кружи око звезде црвеног патуљка. Спољна планета гасног гиганта [right] Густина слеза откривена у орбити око хладног црвеног патуљка [left] од стране НАСА финансираног НЕИД инструмента радијалне брзине на 3,5-метарском ВИИН телескопу у Националној опсерваторији Китт Пеак, програму НСФ НОИРЛаб-а. Планета, названа ТОИ-3757 б, је најтања планета гасног гиганта икада откривена око ове врсте звезда. Заслуге: НОИРЛаб/НСФ/АУРА/Ј. да Силва/Спацеенгине/М. Замани

Китт Пеак телескоп Националне опсерваторије помаже да се ово утврди[{“ 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.

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=хРгГзфгХ4гА

Схубхам Канодиа, истраживач у Царнегие Институтион фор Сциенце’с Еартх анд Планетари Лаборатори и први аутор рада објављеног у Астролошки часописдо. До сада су то видели само мали узорци Доплерових истраживања, који су обично откривали џиновске планете далеко од ових црвених патуљастих звезда. До сада нисмо имали довољно велики узорак планета да бисмо пронашли оближње гасне планете на робустан начин.“

Још увек постоје необјашњиве мистерије око ТОИ-3757 б, међу којима је главна како би се планета гасног гиганта могла формирати око звезде црвеног патуљака, посебно планете ниске густине. Међутим, тим Канодиа верује да можда имају решење за ову мистерију.

Са Земље из Националне опсерваторије Кит Пеак (КПНО), програма НСФ НОИРЛаб-а, чини се да телескоп Висконсин-Индијана-Јејл-Ноирлаб (ВИИН) од 3,5 метара посматра Млечни пут док се излива са хоризонта. Црвенкасти атмосферски одсјај, природни феномен, такође боји хоризонт. КПНО се налази у пустињи Соноран у Аризони у нацији Тохоно О’одхам и овај јасан поглед на део равни Млечног пута показује повољне услове у овом окружењу који су потребни за посматрање слабих небеских тела. Ови услови, који укључују низак ниво светлосног загађења, тамније небо за 20 степени и суве временске услове, омогућили су истраживачима из ВИИН конзорцијума да наставе да посматрају галаксије, маглине и егзопланете, као и многе друге астрономске циљеве користећи ВИИН 3.5 -метарски телескоп и његова сестра, телескоп ВИИН од 0,9 метара. Кредит: КПНО/НОИРЛаб/НСФ/АУРА/Р. Спаркс

Они сугеришу да би изузетно ниска густина ТОИ-3757 б могла бити резултат два фактора. Први се односи на стеновито језгро планете; Сматра се да гасни гиганти почињу као масивна стеновита језгра са масом око десет пута већом од масе Земље, у ком тренутку они брзо повлаче велике количине гаса у близини да би формирали гасне дивове које видимо данас. ТОИ-3757б има мању количину тешких елемената од других М патуљака са гасним гигантима, и то је можда довело до споријег формирања каменог језгра, одлажући почетак акумулације гаса и на тај начин утичући на укупну густину планете.

Други фактор може бити орбита планете, за коју се провизорно сматра да је благо елиптична. Постоје тренуци када се приближи својој звезди него у другим временима, што доводи до значајног прекомерног загревања које може изазвати набујање атмосфере планете.

НАСА-ин транзитни сателит за истраживање егзопланета ([{“ 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