Kepler-22b — exoplanet i den beboeliga zonen runt en sollik stjärna
Kepler-22b är en av de tidiga och uppmärksammade exoplaneterna upptäckta av Kepler-teleskopet. Artikeln sammanfattar upptäckt, kända egenskaper, beboelighetsfrågor och vetenskaplig betydelse.
Översikt
Kepler-22b är en bekräftad exoplanet upptäckt av NASAs Kepler-uppdrag och offentliggjordes den 5 december 2011. Den kretsar runt stjärnan Kepler-22, en G-typstjärna som ligger i stjärnbilden Svanen (Cygnus) på ett avstånd av cirka 600 ljusår från jorden. Planeten uppmärksammades eftersom den, enligt de första observationerna, ligger inom den beboeliga zonen omkring en solliknande stjärna, det vill säga i en bana där strålningsförhållandena i teorin kan tillåta flytande vatten på en yta om andra villkor är gynnsamma.
Bildgalleri
8 Bilder
Värdstjärnan Kepler-22
Värdstjärnan Kepler-22 klassificeras som en G-typstjärna, ungefär lik solen men något svalare och svagare. Stjärnans egenskaper har bestämts från spektroskopiska och fotometriska observationer, vilket ger en grund för att bedöma planetens mottagna instrålning och därmed dess placering i den beboeliga zonen. Kännedom om stjärnan är central för att tolka transiteringsdata och uppskatta planetens radie och omloppsperiod.
Upptäckt och observationshistoria
Kepler-22b upptäcktes med transitmetoden, där små regelbundna dämpningar i stjärnans ljuskurva indikerar att en planet passerar framför stjärnan. De första transiteringarna registrerades under Kepler-uppdragets tidiga vetenskapliga fas 2009 och tre transiter observerades innan objektet klassificerades som kandidat. Efter uppföljande analys och kompletterande mätningar, bland annat med rymdteleskopet Spitzer, bekräftades planetens existens och offentliggjordes 2011.
Omloppsbana och observabla parametrar
Den rapporterade omloppstiden för Kepler-22b är ungefär 290 dagar, vilket placerar den på ett avstånd från sin stjärna som ligger i den beräknade beboeliga zonen. Eftersom planeten detekterats via transit finns en relativt välbestämd radie från djupet i transiten; Kepler-22b är större än jorden, med en radie som ofta anges i populärvetenskapliga källor till omkring 2–2,5 gånger jordens radie. Däremot är massan inte direkt mätt med hög precision, eftersom de följdmätningar som krävs (till exempel tydliga radiell-velocitetsignaler) har varit svåra att erhålla för detta system. Utan en säker massbestämning kvarstår osäkerheten om planetens sammansättning: den kan vara en stenig superjord, en vattenvärld eller en liten gasplanet beroende på densitet.
Beboelighet: möjligheter och begränsningar
Att en planet ligger i den beboeliga zonen innebär endast att den får ungefär rätt mängd stjärnljus för att vatten skulle kunna vara flytande under lämpliga atmosfäriska förhållanden. För Kepler-22b är flera viktiga parametrar okända: atmosfärens sammansättning och tjocklek, albedo (reflektionsförmåga), rotationstillstånd, interna värmeflöden och förekomst av vattendrag eller hav. En tjock växthusatmosfär skulle kunna ge högre yttemperaturer, medan en tunn atmosfär eller intensiv växthuseffekt skulle förändra möjligheten till flytande vatten. Därför måste potentiell beboelighet anges med stor försiktighet tills mer direkta observationer av atmosfären blir möjliga.
Uppföljande observationer och begränsningar
Efter bekräftelsen har forskare gjort uppföljande observationer för att söka efter radiell-velocitetssignaler eller variationer i transittider som skulle kunna avslöja massan eller ytterligare planeter i systemet. Dessa mätningar har hittills inte gett en entydig massbestämning för Kepler-22b, delvis på grund av stjärnans ljusstyrka och planetens relativt lilla effekt på stjärnans rörelse. Fortsatta observationer med kraftfullare instrument och framtida rymdteleskop med förmåga att karakterisera exoplanetatmosfärer kan ge mer information om planetens natur.
Vetenskaplig betydelse
Kepler-22b har större symboliskt än praktiskt värde i exoplanetforskningen. Som en av de tidigaste bekräftade kandidater i den beboeliga zonen runt en sollik stjärna bidrog upptäckten till att öka intresset för sökandet efter jordlika världar och underströk möjligheten att sådana planeter kan vara vanliga. Objeket exemplariserar också de utmaningar som finns i att gå från upptäckt till detaljerad fysiologisk och atmosfärisk karaktärisering, och visar behovet av både fortsatt övervakning och nya instrument för spektroskopiska studier.
Framtida perspektiv
Teknikutveckling och nya rymd- och markbaserade observatorier öppnar möjligheter för mer detaljerade studier av exoplaneter liknande Kepler-22b. Framtida spektroskopiska observationer kan, i gynnsamma fall, avslöja atmosfäriska spår som indikerar sammansättning eller molnighet. Men för många av de tidiga Kepler-kandidaterna återstår betydande utmaningar eftersom stjärnorna ofta är svaga för dagens högupplösta instrument.
Källor och vidare läsning
- Kepler-22b: grundläggande fakta
- Omloppsbana och observationer
- Värdstjärnan Kepler-22
- Avståndsbedömningar
- Position i stjärnbilden Cygnus
- Stjärnbilden Svanen (Cygnus)
- Kepler-uppdragets övervakning
- NASA och Kepler-projektet
- Kepler-teleskopets metoder
- Beboeliga zonen: begrepp och gränser
- Upföljning med Spitzer
Sammansättning och struktur
Kepler-22b:s radie är ungefär 2,4 gånger jordens radie. Dess massa och sammansättning på ytan är fortfarande okända, och det finns bara några mycket grova uppskattningar: Den har mindre än 124 jordmassor vid 3 sigma konfidensgränsen och mindre än 36 jordmassor vid 1 sigma konfidensgränsen.
Man tror att objektet har en massa som liknar Neptunus massa (~35 jordmassor). En annan möjlighet är att Kepler-22b är en "oceanliknande" värld. Den kan också vara jämförbar med den vattenrika planeten GJ 1214 b även om Kepler-22b, till skillnad från GJ 1214 b, befinner sig i den beboeliga zonen. Om den har en jordliknande sammansättning skulle kompressionen av material i planetens inre ge en total massa som är större än 40 jordmassor. En sådan planet skulle också ge en ytgravitation som är mer än sju gånger större än jordens. Detta utesluts med en osäkerhet på minst 1 sigma av radialhastighetsmätningar av systemet, vilket tyder på att Kepler-22b inte har en jordliknande sammansättning. Det är troligt att den har en mer flyktig sammansättning med ett flytande eller gasformigt yttre skal, vilket skulle göra den likartad med Kepler-11f, den minsta kända gasplaneten.
"Om det är mestadels hav med en liten stenig kärna", spekulerade Natalie Batalha, en av forskarna i projektet, "är det inte omöjligt att liv skulle kunna existera i ett sådant hav". Denna möjlighet till liv har sporrat SETI att bedriva forskning om toppkandidater för utomjordisk intelligens. Men om planetens kolcykel har upphört på grund av avsaknaden av hav och plattektonik kan Kepler-22b visa sig vara en svidande, steril super-Venus.
Omloppsbana
De enda parametrar för planetens bana som för närvarande är tillgängliga är dess period, som är ungefär 290 dagar, och dess lutning som är ungefär 90°, så att den passerar sin stjärnas skiva sett från jorden.
Det finns ingen information om hur planetens bana ser ut. Det är känt att många extrasolära planeter rör sig i mycket elliptiska banor. Vi vet bara att dess halva storhetsaxel i banan ligger inom värdstjärnans beboeliga zon. Om Kepler-22b har en mycket långsträckt bana kan det mycket väl vara så att den bara tillbringar en liten del av sin tid inom denna beboeliga zon, vilket skulle orsaka extrema temperaturskillnader på planeten och göra den ogästvänlig.
För att få information om formen på planetens bana måste man använda andra metoder för att upptäcka planeter, t.ex. radialhastighetsmetoden. Även om sådana metoder har utförts på planeten efter upptäckten har de ännu inte upptäckt vad planetens banexcentricitet faktiskt är, och har i mars 2012 endast satt en övre gräns för planetens massa.
Yttemperatur och sammansättning
| Temperaturjämförelser | Kepler 22b | |||
| Global | 307 K34 | 262 K-11 | 255 K | 206 K |
| + Venus' | 737 K | 733 K | ||
| + Jordens | 295 K | 288 K | ||
| + | 210 K | |||
| Tidigt | Nästan | N/A | Ingen | Ingen |
| Global | 0.9 | N/A | 0.29 | 0.25 |
| Referenser. | ||||
Det genomsnittliga avståndet mellan Kepler-22b och dess värdstjärna Kepler-22 är ungefär 15 procent mindre än avståndet mellan jorden och solen, men Kepler-22:s luminositet (ljusstyrka) är ungefär 25 procent mindre än solens. Denna kombination av ett kortare genomsnittligt avstånd från stjärnan och en lägre stjärnljusstyrka är förenlig med en måttlig yttemperatur på detta avstånd om vi antar att ytan inte utsätts för extrem växthusuppvärmning.
Om planeten rör sig i en mycket elliptisk bana kommer dess yttemperatur att variera från en högre temperatur när den befinner sig nära Kepler-22 till en lägre när den befinner sig längre bort. Om banan verkligen är mycket elliptisk kommer temperaturvariationen att vara extrem.
Forskarna kan uppskatta de möjliga ytförhållandena på följande sätt:
- I avsaknad av en atmosfär skulle jämviktstemperaturen vara ungefär -11 °C.
- Om atmosfären ger en växthuseffekt av samma storlek som på jorden skulle planeten ha en genomsnittlig yttemperatur på 22 °C.
- Om atmosfären ger en växthuseffekt av samma omfattning som på Venus skulle planeten ha en genomsnittlig yttemperatur på 460 °C.
Frågor och svar
F: Vad är Kepler-22b?
S: Kepler-22b är en extrasolär planet som kretsar kring en stjärna av G-typ som heter Kepler-22.
F: Var befinner den sig?
S: Den befinner sig i stjärnbilden Cygnus, cirka 600 ljusår från jorden.
F: Hur hittades den?
S: Den hittades av NASA:s rymdteleskop Kepler.
F: Är det den enda planeten som kretsar kring stjärnan?
S: Texten nämner inte om det är den enda planeten som kretsar kring stjärnan.
F: Vad är speciellt med Kepler-22b?
S: Kepler-22b är anmärkningsvärd för att vara den första kända planeten som kretsar inom den beboeliga zonen hos en solliknande stjärna.
F: När observerades Kepler-22b:s första och tredje transiter?
S: Kepler-22b:s första transit observerades på Keplers tredje dag av vetenskaplig verksamhet i mitten av 2009, och dess tredje transit upptäcktes i slutet av 2010.
F: Hur bekräftades Kepler-22b:s existens?
S: Spitzer Space Telescope tillhandahöll ytterligare data som bekräftade Kepler-22b:s transiter, och bekräftelsen av dess existens tillkännagavs den 5 december 2011.
Relaterade artiklar
Författare
AlegsaOnline.com Kepler-22b — exoplanet i den beboeliga zonen runt en sollik stjärna Leandro Alegsa
URL: https://sv.alegsaonline.com/art/52992