CoRoT-7b

CoRoT-7b (dříve pojmenovaný CoRoT-Exo-7b ) je exoplaneta obíhající kolem hvězdy CoRoT-7 v souhvězdí Monoceros , 489 světelných let (150 parseků ) od Země . Poprvé byla detekována fotometricky misí CoRoT pod vedením Francie a hlášena v únoru 2009. Až do oznámení Kepler-10b v lednu 2011 to byla nejmenší exoplaneta , jejíž průměr byl změřen, 1,58krát větší než Země ( což by jí dalo objem 3,95krát větší než Země) a byla nalezena první potenciální extrasolární planeta . Exoplaneta má velmi krátkou oběžnou dobu , oběhne kolem své hostitelské hvězdy asi za 20 hodin. 

Kombinace průměru planety odvozeného z tranzitních dat s hmotností planety odvozenou z měření radiální rychlosti znamená, že hustota CoRoT-7b je přibližně stejná jako hustota Země; CoRoT-7b je tedy pozemská planeta jako Země a ne plynný obr jako Jupiter . Pozorování radiální rychlosti CoRoT-7 také odhalilo druhou super-Země , CoRoT-7c , která má hmotnost 8,4krát větší než Země a obíhá každých 3,7 dne ve vzdálenosti 6,9 milionu km (0,046 AU; 4,3 milionu mil).

Objev

Umělecké pojetí CoRoT-7b tranzitujícího žlutého trpaslíka CoRoT-7

CoRoT-7b byl nalezen pozorováním periodického poklesu zdánlivé magnitudy její mateřské hvězdy způsobeného přechodem planety před hvězdou při pohledu ze Země. Měření tohoto poklesu jasnosti spolu s odhadem velikosti hvězdy umožňuje vypočítat velikost planety. (Viz metoda tranzitu .) Vesmírná mise CoRoT pozorovala hvězdu CoRoT-7 ve hvězdném poli LRa01 od 15. října 2007 do 3. března 2008. Během tohoto období bylo registrováno 153 periodických tranzitních signálů o trvání 1,3 hodiny s hloubkou 3,4 × 10 −4 . Po 40 dnech získávání dat algoritmus potrubí v režimu Alarm detekoval mělký signál CoRoT-7b a zahájil následná pozorování ze země, aby získal potvrzení planetární povahy procházejícího objektu.

Objev CoRoT-7b byl oznámen o rok později, 3. února 2009, během CoRoT Symposia 2009 v Paříži . Byl publikován ve speciálním čísle časopisu Astronomy and Astrophysics věnované výsledkům CoRoT. 

Mše

Po detekci CoRoT-7b ve světelné křivce následná pozorování provedená sítí pozemních dalekohledů téměř úplně vyloučila možnost falešně pozitivní detekce. 

 Spektrograf HARPS byl následně použit k měření hmotnosti CoRoT-7b metodou radiální rychlosti . Silná aktivita hostitelské hvězdy, která ruší měření radiální rychlosti, činila určování hmotnosti problematické.

Objevný dokument, Queloz et al. , vážil planetu asi 4,8 hmotnosti Země , což jí dalo hustotu 5,6 ± 1,3 g cm −3 , podobnou hustotě Země. Hodnota byla získána pomocí postupu předbělení a harmonického rozkladu. Bylo také usuzováno, že v systému byla druhá netranzitující planeta, CoRoT-7c , s oběžnou dobou 3,7 dne.

Druhý článek od Hatzese a kol. pomocí Fourierovy analýzy ohlásil pravděpodobnou hmotnost 6,9 hmotnosti Země pro CoRoT-7b a našel náznaky přítomnosti třetí planety v systému, CoRoT -7d , s hmotností podobnou Neptunu a 9denní oběžnou dobou.

Pont a kol.  svědčí o větších systematických chybách než deklarovaných v měřeních HARPS, přičemž odhaduje, že CoRoT-7b je mezi jednou a čtyřmi hmotnostmi Země. Potvrzení radiální rychlosti planety je také v vratkém terénu, s předběžnou detekcí s jistotou pouze 1,2 sigma.

Boisse a kol.  pomocí současného přizpůsobení hvězdné aktivity a planetárních signálů v datech radiální rychlosti vypočítejte pro CoRoT-7b hmotnost 5,7 hmotnosti Země, i když s velmi velkou nejistotou.

Tým CoRoT poté publikoval druhý článek o hmotnosti CoRoT-7b , který odstranil aktivitu hvězd pouze analýzou dat o radiální rychlosti, pro něž bylo provedeno několik měření za danou noc. Planeta má hmotnost 7,42 hmotnosti Země, poskytuje průměrnou hustotu 10,4 ± 1,8 g cm −3 , mnohem vyšší než má Země a podobná hustotě druhé nalezené kamenné planety Kepler-10b .

Poslední studie Ferraz-Mello et al. zlepšil přístup použitý v objevném článku, když zjistil, že zmenšil amplitudu radiálních rychlostí indukovaných planetami. V souladu s druhým dokumentem publikovaným týmem CoRoT uvádí pro CoRoT-7b těžší hmotnost 8 hmotností Země. CoRoT-7b tedy může být skalnatý s velkým železným jádrem, s vnitřní strukturou spíše podobnou Merkuru než Zemi.

Spitzerova pozorování

Nezávislé ověření CoRoT-7b jako planety je zajištěno sledováním provedeným vesmírným dalekohledem Spitzer . Jeho pozorování potvrdila přechody planety se stejnou hloubkou na jiných vlnových délkách, než jaké pozoruje CoRoT. Data pak umožňují ověřit CoRoT-7b jako bona-fide planetu s velmi vysokou mírou spolehlivosti, nezávisle na hlučných datech radiální rychlosti.

Charakteristika

Umělecký dojem z CoRoT-7b.
Kredit: ESO /L. Calçada.

Hmotnost CoRoT-7b je poněkud nejistá při 6,06 ± 0,65 M E , zatímco její poloměr a oběžná doba jsou dobře známé z fotometrie CoRoT : obíhá velmi blízko své hvězdy (1/23 vzdálenosti od Slunce k Merkuru ) s oběžnou dobou 29 minut, 9 sekund a mápoloměr 29 minut, 9 hodin a 1,58 poloměry Země. CoRoT-7b měl nejkratší oběžnou dráhu ze všech známých planet v době svého objevu.

Kvůli vysoké teplotě může být pokryta lávou.Složení a hustota planety, i když jsou slabě omezené, činí z CoRoT-7b pravděpodobně kamennou planetu, jako je Země. Mohla by patřit do třídy planet, o kterých se předpokládá, že kromě horniny obsahují až 40 % vody (ve formě ledu a/nebo páry).  Nicméně skutečnost, že se zformovala tak blízko své mateřské hvězdy, může znamenat, že je ochuzena o těkavé látky . Existuje velká možnost, že rotace planety je slapově vázána na oběžnou dobu, takže teploty a geologické podmínky na stranách planety přivrácených ke hvězdě a od ní mohou být dramaticky odlišné. Teoretické práce naznačují, že CoRoT-7b by mohla být chthonská planeta (pozůstatky planety podobné Neptunu, ze které byla odstraněna velká část původní hmoty kvůli těsné blízkosti její mateřské hvězdy). Jiní výzkumníci to zpochybňují a dochází k závěru, že CoRoT-7b byla vždy kamenná planeta a ne erodované jádro plynného nebo ledového obra, kvůli mladému věku hvězdného systému.

Jakákoli odchylka od kruhovitosti jeho oběžné dráhy (v důsledku vlivu hostitelské hvězdy a sousedních planet) by mohla vyvolat intenzivní vulkanickou aktivitu podobnou té na Io prostřednictvím slapového ohřevu.

Byla publikována podrobná studie extrémních vlastností CoRoT-7b  se závěrem, že navzdory hmotnostní nejistotě je planeta složením podobná Zemi. Extrémní blízkost hvězdy by měla zabránit vytvoření významné atmosféry , s denní polokoulí horkou jako wolframové vlákno žárovky, což má za následek vznik lávového oceánu. Výzkumníci navrhují pojmenovat tuto novou třídu planet, přičemž CoRoT-7b je první z nich, " planety lávového oceánu ".

Model interiéru

Pohled umělce CoRoT-7b.

Za předpokladu planety o hmotnosti 5 Země byla planeta modelována tak, aby měla konvekci v plášti s malým jádrem s ne více než 15 % hmotnosti planety, neboli 0,75 M   Spodní plášť nad hranicí jádra a pláště má pomalejší konvekci než horní plášť, protože větší tlak způsobuje, že se tekutiny stávají viskóznějšími. Teplota horního konvekčního pláště se na jedné straně planety na druhé liší s bočními teplotními rozdíly pro sestupy až několik set kelvinů. Teplota vzlínání však není ovlivněna sestupem a změnami povrchové teploty. Na stálé denní straně planety uzavřené slapem, kde je povrchová teplota horká z neustálého přivrácení ke svému slunci, se povrch účastní konvekce, což je důkazem toho, že celý povrch této polokoule je pokryt lávovými oceány. Na stálé noční straně je povrch dostatečně chladný pro vytvoření kůry s loužemi lávy nad konvektivním pláštěm s intenzivním vulkanismem . Denní strana planety má větší konvekční buňky než noční strana.  Výzkumníci také zkoumali fyzický stav vnitřku CoRoT-7b, indikovali jako pravděpodobné pevné železné jádro, takže samogenerované magnetické pole by na planetě nemělo chybět.

Možná atmosféra

Kvůli vysokým teplotám na osvětlené straně planety a pravděpodobnosti, že všechny povrchové těkavé látky byly vyčerpány, mohlo odpařování silikátových hornin vytvořit řídkou atmosféru (s tlakem blížícím se 1 Pa nebo 10 −2 mbar při 2 500 K [2 230 ° C; 4 040 °F]) skládající se převážně z monooxidu , O2 a křemíku . jako menší množství draslíku a jiných kovů. Hořčík (Mg), hliník (Al), vápník (Ca), křemík (Si) a železo (Fe) mohou pršet z takové atmosféry na denní straně planety ve formě částic minerálů, jako je enstatit , korund a oxid spinel , wollastonit (II) , kondenzát (II) , kondenzát pod, oxid křemičitý, 10 km (6,2 mil). Titan (Ti) může být vyčerpán (a možná podobně i železo) transportem směrem k noční straně před kondenzací jako perovskit a geikielit .  Sodík (a v menší míře draslík), který je těkavější, by méně podléhal kondenzaci do mraků a dominoval by vnějším vrstvám atmosféry.  Pozorování prováděná pomocí spektrografu UVES na CoRoT-7b v tranzitu a mimo něj, při hledání emisních a absorpčních čar pocházejících z exosféry planety, nedokázala detekovat žádný významný prvek. Spektrální čáry vápníku (Ca I, Ca II) a sodíku (Na), očekávané pro planetu podobnou Merkuru , buď chybí, nebo jsou pod detekčními limity, a nebyly nalezeny ani emisní čáry očekávané od sopečné aktivity v důsledku slapových sil vyvíjených gravitací blízké hvězdy. Nedostatek detekcí je v souladu s dříve citovanou teoretickou prací , která poukazuje na bezoblačnou atmosféru tvořenou kamennými výpary s velmi nízkým tlakem. Z dostupných dat mohou vědci pouze odvodit, že CoRoT-7b nepřipomíná žádnou z kamenných planet Sluneční soustavy .