Sterk excentrische sub-Neptunus bij nabije rode dwerg gevonden

Met behulp van gegevens van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA en verschillende observatoria op de grond, hebben astronomen een sub-Neptunus exoplaneet gevonden die met een lange periode om de ster TOI-2257 draait. Intrigerend genoeg is de baan van de planeet sterk elliptisch wat doet denken aan een mogelijk storende nog ongeziene buitenste gasreus in het TOI-2257-systeem.

artist impression GJ 3512b
Artist impression van de grote gasreus in zijn baan om de kleine rode dwerg. Credit: ESO

Ondanks hun koele temperaturen zijn M-dwergsterren (rode dwergen) hete doelen gevonden voor onderzoek naar exoplaneten. De grote planeet tot ster verhoudingen van deze sterren resulteren in relatief diepe overgangen en grote radiale snelheidsamplitudes.

Bovendien zenden ze sterker uit op infrarode golflengtes. Dit leidt tot gunstige omstandigheden voor atmosferische karakterisering voor de Hubble Space Telescope en in de nabije toekomst de James Webb Space Telescope.

De meeste exoplaneten zijn ontdekt door de Kepler Space Telescope en de verlengde K2-missie maar TESS zorgt voor een groeiende bijdrage voor wat betreft planeten hebbende rode dwergen. TESS heeft ondertussen 28 van de 185 van dergelijke planeten op zijn naam staan. Van die planeten zijn er slechts 17 transiterende exoplaneten met een periode van meer dan 15 dagen.

TOI-2257 is een M3-type rode dwerg die 188,5 lichtjaar van de Aarde is verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Camelopardalis – Giraffe. De ster is ook bekend als UCAC4 839-012174, TIC 198485881 en 2MASS J12585767+7739416. De ster heeft een grootte van 31% van de Zon en heeft minimaal één planeet.

Deze exoplaneet werd voor het eerst gevonden in de data van TESS en werd bevestigd door observatoria op de grond waaronder de 1 meter SAINT-EX, de 0,60 meter TRAPPIST-North en de 1,2 meter FLWO telescopen die tot de SPECULOOS-groep behoren. Deze telescopen zijn specifiek ontworpen voor het waarnemen van planeten bij ultrakoele rode dwergen.

De planeet is 2,2 keer groter dan de Aarde en valt in de sub-Neptunus klasse. De planeet wordt aangeduid als TOI-2257b en draait in ongeveer 35,2 dagen om de ster heen.

De lange transitieperiode suggereert dat de planeet een sterk elliptische baan volgt en het zou de meest excentrische bekende exoplaneet zijn die in een baan om een rode dwerg draait.

TOI-2257b draait in een baan om de ster waarbij er vloeibaar water aan het oppervlak zou kunnen voorkomen en er zouden dus omstandigheden kunnen heersen die leven mogelijk maken.

Planeten in deze zogenaamde bewoonbare zone bij een rode dwergster zijn gemakkelijker te bestuderen omdat ze kortere omlooptijden hebben en daardoor vaker kunnen worden waargenomen.

De straal van TOI-2257b suggereert dat de planeet gasvormig is met een hoge atmosferische druk die niet bevorderlijk is voor leven. Bovendien beschrijft TOI-2257b geen cirkelvormige baan.

In termen van potentiële bewoonbaarheid is dit slecht nieuws; hoewel de gemiddelde temperatuur van de planeet comfortabel is varieert deze van -80 °C tot ongeveer 100 °C, afhankelijk van waar in zijn baan de planeet zich bevindt, ver weg of dichtbij de ster.

Een mogelijke verklaring voor deze verrassende baan is dat verder in het systeem een gigantische planeet op de loer ligt die de baan van TOI 2257b verstoord.

Verdere waarnemingen die de radiale snelheid van de ster meten zullen helpen om de excentriciteit te bevestigen en te zoeken naar mogelijke extra planeten die niet tijdens een transitie konden worden waargenomen.

De ontdekking van TOI-2257b is beschreven in een artikel dat in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics is gepubliceerd.

Artikel: N. Schanche et al. 2022. TOI-2257b: A highly eccentric long-period sub-Neptune transiting a nearby M dwarf. A&A 657, A45; doi: 10.1051/0004-6361/202142280

Eerste publicatie: 11 januari 2022
Bron: Sci-News