Niedaleko nas udało się odkryć superziemię - co to oznacza?

Wokół czerwonego karła L 98-59 krążą co najmniej cztery planety. Przynajmniej jedna z nich jest podobna do Ziemi, ale ma masę o połowę mniejszą od Wenus. Prawdopodobnie jest też tzw. superziemia w całości pokryta oceanami.

- Planeta w ekosferze może mieć atmosferę, która mogłaby chronić i wspierać życie - powiedziała María Rosa Zapatero Osorio, astrofizyk z Centrum Astrobiologii w Hiszpanii.

Odkrycia te są uważane za kamień milowy, nie tylko w naszych poszukiwaniach potencjalnie nadających się do zamieszkania światów, ale także skalistych egzoplanet, takich jak Ziemia, Mars i Wenus.

Chociaż w Drodze Mlecznej jest potencjalnie wiele więcej egzoplanet niż gwiazd, do tej pory udało nam się znaleźć i zidentyfikować zaledwie kilka tysięcy z nich. Dzieje się tak dlatego, że są one o wiele mniejsze, ciemniejsze i trudniejsze do dostrzeżenia. Dlatego nasze najbardziej wydajne metody najlepiej sprawdzają się na masywniejszych egzoplanetach, które znajdują się stosunkowo blisko swoich gwiazd.

Większość egzoplanet odkrywana jest metodą tranzytu. Polega ona na tym, że teleskop taki jak Kepler czy TESS (lub, w przypadku początkowych badań L 98-95, Carnegie Planet Finder Spectrograph) wpatruje się w skrawek nieba i szuka powtarzających się, regularnych spadków blasku gwiazd, gdy orbitująca egzoplaneta tranzytuje pomiędzy nami a gwiazdą macierzystą.

Z kolei metoda prędkości radialnej szuka zmian w pozycji gwiazdy. Dzieje się tak dlatego, że planety wywierają bardzo małe przyciąganie grawitacyjne na swoje gwiazdy, powodując ich niewielki ruch po wzajemnej orbicie (Słońce również to robi). Im masywniejsza egzoplaneta, tym wyraźniejszy sygnał.

Układ L 98-59 został odkryty w 2019 roku, z trzema planetami krążącymi wokół gwiazdy, za pomocą teleskopu kosmicznego TESS. Metoda ta może dostarczyć pewnych informacji o samych egzoplanetach, np. przybliżone oszacowanie rozmiaru. 

Pomiary prędkości radialnej mogą dostarczyć więcej informacji. Na podstawie tego, jak bardzo gwiazda się porusza, astronomowie mogą obliczyć masę egzoplanety. Znając masę i rozmiar planety, mogą obliczyć jej gęstość, co oznacza, że możemy podjąć próbę określenia jej składu: gęstsze egzoplanety są prawdopodobnie skaliste.

- Jeśli chcemy wiedzieć z czego zbudowana jest planeta, minimum jakie potrzebujemy to jej masa i promień - powiedział Olivier Demangeon, astronom z Uniwersytetu w Porto.

Zespół astronomów pod kierownictwem Demangeona wykorzystał należący do ESO Bardzo Duży Teleskop do przeprowadzenia pomiarów prędkości radialnych gwiazdy L 98-59. Potwierdziły one, że najbardziej wewnętrzna egzoplaneta, L 98-59 b, ma masę około połowy masy Wenus i prawdopodobnie jest skalista. Druga w kolejności egzoplaneta, o masie 1,4 razy większej od Ziemi, jest również prawdopodobnie skalista. Trzecia egzoplaneta jest ok. 1,5 razy większa i dwa razy masywniejsza od Ziemi, a jej profil gęstości sugeruje wysoką zawartość wody. Aż 30 proc. masy egzoplanety może stanowić woda, co uczyniłoby ją światem oceanicznym.

Pomiary prędkości radialnej zespołu zarejestrowały dwa okresowe sygnały, które nie pasowały do żadnej ze znanych egzoplanet. Sugerują one, że w układzie znajdują się jeszcze dwie egzoplanety, które nie mają orbity w tej samej płaszczyźnie co pozostałe, a więc właściwie nie tranzytują.

Pierwsza z nich ma masę około trzy razy większą od masy Ziemi i okres orbitalny około 12,8 dnia. Druga prawdopodobnie znajduje się w ekosferze gwiazdy.
- Mamy wskazówki dotyczące obecności planety w ekosferze tego układu - powiedział Demangeon.

Piąta egzoplaneta, jeśli uda się ją potwierdzić, wydaje się mieć masę 2,46 razy większą od masy Ziemi, a jej okres orbitalny wynosi około 23 dni. Ponieważ gwiazdy znane jako czerwone karły są znacznie chłodniejsze od Słońca, egzoplaneta będzie w umiarkowanej odległości, więc teoretycznie może podtrzymywać życie, jakie znamy. 

Niestety, aby móc stwierdzić, czy egzoplaneta ma atmosferę, konieczne są dalsze badania i najprawdopodobniej obserwacje metodą tranzytu.