TOI-1752-systemet har både en lavahet superjord og en temperert sub-Neptun

Et planetsystem rundt en rød dverg rundt 337 lysår fra jorden har fått bekreftet to planeter med svært ulike egenskaper. Innerst finner vi TOI-1752 b, en liten verden som bruker under ett døgn på å gå rundt stjernen og derfor omtales som en mulig «lava-verden». Lenger ute ligger TOI-1752 c, en større sub-Neptun med en omløpstid på 32,7 døgn. Banen er forbundet med den optimistiske beboelige sonen. 9111213

Det siste begrepet krever imidlertid en viktig presisering: Den beboelige sonen beskriver hvor mye stråling en planet mottar under bestemte antakelser om atmosfæren. Den viser ikke at planeten har flytende vann, et jordlignende overflateforhold eller liv.

Slik ble planetene bekreftet

NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite, bedre kjent som TESS, leter etter regelmessige fall i en stjernes lysstyrke. Slike fall kan oppstå når en planet passerer foran stjernen sett fra jorden – en såkalt transitt. Metoden finner planetkandidater, men oppfølgingsmålinger er nødvendige for å utelukke falske positiver, for eksempel dobbeltstjerner som formørker hverandre. Fotometri i flere farger er én av metodene som kan teste om signalet oppfører seg slik det skal ved en planettransitt. 1

Forskningen, som ble ledet av Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), kombinerte TESS-data med observasjoner fra bakken. Ifølge IAA-CSIC ble det brukt målinger fra TESS og multikolorobservasjoner fra jorden. Oppfølgingen omfattet blant annet MuSCAT2-instrumentet på Telescopio Carlos Sánchez ved Teide-observatoriet på Tenerife. 1112

Resultatet er at begge objektene er validert som planeter. Den publiserte studien beskriver TOI-1752 b og TOI-1752 c som to små planeter som passerer foran den nærliggende røde dvergstjernen, og oppgir målinger av størrelsen og omløpstidene deres. 13

TOI-1752 b: en mulig «lava-verden»

TOI-1752 b har en radius på omtrent 1,69 ganger jordens og fullfører et omløp på cirka 0,94 døgn. NASAs eksoplanetarkiv registrerer den som en bekreftet planet som passerer foran stjernen. 5

Planeten går ekstremt nær den røde dvergstjernen. Den korte avstanden innebærer kraftig bestråling, og det er bakgrunnen for at den omtales som en «lava-verden». Beskrivelsen bør forstås som en modellbasert karakteristikk av et usedvanlig varmt miljø – ikke som en direkte observasjon av smeltet stein på overflaten. 513

Med størrelsen sin regnes TOI-1752 b som en superjord. Det betyr ikke at den ligner jorden når det gjelder overflate eller klima. I denne sammenhengen brukes betegnelsen først og fremst for å skille den fra større, Neptun-lignende planeter.

TOI-1752 c: en sub-Neptun i den beboelige sonen

TOI-1752 c er den ytterste planeten i systemet. NASA klassifiserer den som en Neptun-lignende eksoplanet med en masse på 5,86 jordmasser, en radius på rundt 0,204 Jupiter-radier – tilsvarende cirka 2,29 jordradier – og en omløpstid på 32,7 døgn. Den befinner seg 0,1614 astronomiske enheter fra stjernen. 2

Studien oppgir en mer presis omløpstid på 32,7144 døgn og en radius på 2,29 jordradier, i tråd med katalogverdiene fra NASA. 213 Planeten er dermed større enn jorden, men mindre enn Neptun. Radiusen alene kan likevel ikke fortelle om den har en steinete overflate, en tykk hydrogenrik atmosfære, vannlag under ekstremt høyt trykk eller en annen indre struktur.

Medieomtale har beskrevet TOI-1752 c som en planet som mottar omtrent like mye stråling som jorden, med en beregnet likevektstemperatur på rundt 18–20 °C. Dette bør behandles som rapporterte estimater – ikke som bevis på en temperert eller jordlignende overflate. 10

Hvorfor «beboelig sone» ikke betyr beboelig

En planet plasseres i den beboelige sonen når avstanden til stjernen, under passende atmosfæriske forhold, kan gjøre flytende vann på overflaten mulig. Klassifiseringen slår ikke fast at slike forhold faktisk finnes.

For en sub-Neptun som TOI-1752 c er atmosfæren og planetens indre særlig viktige. Et tykt lag av flyktige stoffer kan gi trykk og temperaturer som er helt annerledes enn ved jordoverflaten, selv om planeten mottar omtrent like mye energi fra stjernen. Skyer, atmosfærens kjemiske sammensetning, sirkulasjon og spørsmålet om det finnes en fast overflate, vil også påvirke hva «beboelig» betyr i praksis.

Det er ikke påvist biosignaturer eller andre tegn på liv på TOI-1752 c i forskningsmaterialet som ligger til grunn her. For å finne ut om planeten har en atmosfære – og hva den består av – trengs flere observasjoner, blant annet transittspektroskopi. Da analyserer forskerne hvordan planetens atmosfære påvirker lyset fra stjernen når planeten passerer foran den.

Likheten med K2-18 b

TOI-1752 c kan minne om K2-18 b. Begge er transitterende sub-Neptuner som går i bane rundt røde dverger, og begge bruker omtrent 33 døgn på ett omløp. NASA Exoplanet Archive oppgir at K2-18 b har en omløpstid på 32,94 døgn og en radius på rundt 2,37 jordradier. 3

Sammenligningen er nyttig, men planetene må ikke behandles som identiske. Lik størrelse og omløpstid sier ikke nødvendigvis noe om at de har samme masse, atmosfære, skyer eller indre sammensetning. TOI-1752-systemet er dessuten spesielt interessant fordi den indre og den ytre planeten utgjør et kontrastpar rundt den samme stjernen.

Et naturlig laboratorium for planetforskning

De to planetene befinner seg i dramatisk forskjellige baner: TOI-1752 b suser rundt stjernen på under ett døgn, mens TOI-1752 c trenger nesten 33 døgn. Ved å studere dem samlet kan forskere undersøke hvordan planeter dannes og flytter på seg, hvordan intens stråling fra en stjerne kan fjerne eller endre atmosfærer, og hvordan planetenes radius henger sammen med deres indre oppbygning.

Arbeidet er publisert i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1213 Nye målinger av massen og atmosfæren til TOI-1752 c vil være særlig verdifulle. De kan bidra til å avgjøre om planeten er en gassrik sub-Neptun, en vannrik verden eller en annen type planet mellom jorden og Neptun – og vise hvor lite man egentlig kan konkludere med ut fra en bane i den beboelige sonen alene.