Två helt olika världar kretsar kring samma röda dvärgstjärna

Ett planetsystem cirka 337 ljusår bort rymmer två världar med nästan diametralt olika förhållanden. Den inre planeten TOI-1752 b är en liten, extremt het superjord som kretsar runt sin röda dvärgstjärna på mindre än ett dygn. Den yttre planeten, TOI-1752 c, är en större subneptunus med en omloppstid på 32,7 dygn och en bana som förknippas med den optimistiska beboeliga zonen. 9111213

Det är ett intressant fynd – men ordet ”beboelig” behöver hanteras med försiktighet. En beboelig zon beskriver bara ett område där en planet, under vissa antaganden om atmosfären, skulle kunna ha flytande vatten på ytan. Klassificeringen visar inte att planeten faktiskt har vatten, en fast yta eller liv.

Så bekräftades planeterna

NASA:s rymdteleskop TESS, eller Transiting Exoplanet Survey Satellite, letar efter små, återkommande minskningar i en stjärnas ljusstyrka. Sådana dippar kan uppstå när en planet passerar framför stjärnan och blockerar en liten del av dess ljus.

Metoden hittar planetkandidater, men signalerna kan också orsakas av exempelvis förmörkande dubbelstjärnor. Därför behövs kompletterande observationer. Flerfärgad fotometri – mätningar av stjärnans ljus i olika färgband – kan hjälpa forskare att avgöra om signalen beter sig som en planetpassage. 1

Den IAA-CSIC-ledda studien kombinerade TESS-data med observationer från jorden. I uppföljningen ingick bland annat MuSCAT2, en flerfärgad kamera på Telescopio Carlos Sánchez vid Teideobservatoriet på Teneriffa. 1112 Tillsammans gjorde observationerna det möjligt att bekräfta att båda objekten är planeter, snarare än falska positiva signaler. Studien har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1213

TOI-1752 b: en kandidat till lavavärld

TOI-1752 b har en radie på cirka 1,69 gånger jordens och fullbordar ett varv runt sin stjärna på ungefär 0,94 dygn. NASA:s exoplanetarkiv klassificerar den som en bekräftad planet som passerar framför sin stjärna. 5

Den extremt korta omloppstiden innebär att planeten befinner sig mycket nära sin röda dvärgstjärna och utsätts för intensiv strålning. Därför har den beskrivits som en möjlig ”lavavärld”. 513

Uttrycket ska dock inte tolkas som ett direkt bevis på att forskare har sett smält berg på ytan. Det är en modellbaserad beskrivning av en miljö som kan vara så het att planetens dagsida får förhållanden där bergarter smälter.

Storleksmässigt räknas TOI-1752 b som en superjord. Det betyder framför allt att den är större än jorden men mindre än de typiska Neptunusliknande planeterna – inte att den har jordlika förhållanden på ytan.

TOI-1752 c: en subneptunus i den beboeliga zonen

TOI-1752 c är systemets yttre planet. NASA anger en massa på 5,86 jordmassor, en radie på cirka 0,204 gånger Jupiters – ungefär 2,29 jordradier – och en omloppstid på 32,7 dygn. Avståndet till stjärnan är 0,1614 astronomiska enheter, där en astronomisk enhet motsvarar medelavståndet mellan jorden och solen. 2

Forskarna anger mer exakt en omloppstid på 32,7144 dygn och en radie på 2,29 jordradier, i linje med katalogvärdena. 213 Planetens storlek placerar den mellan jorden och Neptunus, men radien avslöjar inte hur den ser ut på insidan. Den kan ha en bergig kärna, ett tjockt väterikt gashölje, lager av vatten under mycket högt tryck eller en annan struktur.

Medierapportering har beskrivit TOI-1752 c som en planet som får ungefär lika mycket strålning från sin stjärna som jorden får från solen, med en uppskattad jämviktstemperatur på omkring 18–20 °C. 10 Det är rapporterade uppskattningar – inte ett bevis på att planetens yta har jordlik temperatur eller ens en fast yta.

Varför ”beboelig zon” inte betyder beboelig planet

Den beboeliga zonen är ett område runt en stjärna där temperaturen, under lämpliga atmosfäriska förhållanden, kan tillåta flytande vatten på en planets yta. Men atmosfärens sammansättning, moln, värmecirkulation och planetens inre spelar stor roll.

För en subneptunus som TOI-1752 c är frågan särskilt komplicerad. Ett tjockt hölje av gas kan skapa tryck och temperaturer som skiljer sig kraftigt från jordens, även om planeten tar emot ungefär lika mycket energi från sin stjärna. Det är också osäkert om det finns en tydlig fast yta.

Det finns inga belägg i det tillgängliga forskningsunderlaget för någon biosignatur eller något liv på TOI-1752 c. För att ta reda på om planeten har en atmosfär – och vilka ämnen den i så fall innehåller – krävs fler observationer, bland annat spektroskopi under planetpassager.

Likheten med K2-18 b

TOI-1752 c påminner om K2-18 b eftersom båda är transiterande subneptunusar som kretsar kring röda dvärgstjärnor på banor med ungefär 33 dygns omloppstid. NASA:s exoplanetarkiv anger för K2-18 b en omloppstid på 32,94 dygn och en radie på cirka 2,37 jordradier. 3

Jämförelsen är användbar, men planeterna är inte identiska. Liknande storlek och omloppstid säger inget säkert om deras massor, atmosfärer, moln eller inre sammansättning. TOI-1752 är dessutom särskilt intressant eftersom forskarna kan jämföra två så olika planeter som kretsar kring samma stjärna.

Ett naturligt laboratorium för planetforskning

De två planeterna befinner sig i helt olika miljöer: TOI-1752 b rusar runt sin stjärna på mindre än ett dygn, medan TOI-1752 c behöver nästan 33 dygn. Genom att studera dem tillsammans kan forskare undersöka hur planeter bildas och förändras, hur stark stjärnstrålning påverkar atmosfärer och hur en planets storlek hänger samman med dess inre.

Framtida observationer kan framför allt hjälpa forskarna att fastställa TOI-1752 c:s massa och undersöka dess atmosfär. Det skulle kunna visa om planeten är en gasrik subneptunus, en vattenrik värld eller något annat slags mellanstor planet – och tydliggöra hur lite man egentligen kan dra för slutsatser av en bana i den beboeliga zonen ensam.