Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), NASAs senaste exoplanet-jaktande rymdteleskop, lanserades ut i rymden onsdag 18 april 2018. Som namnet antyder kommer detta teleskop att använda Transitmetoden för att upptäcka jordmassaplaneter (dvs. steniga stenar) ) kretsar om avlägsna stjärnor. Utöver andra nästa generations teleskop som James Webb rymdteleskop (JWST) kommer TESS effektivt att hämta där teleskop gillar Hubble och Kepler slutade.
Men hur många planeter förväntas TESS hitta? Det var föremål för en ny studie av en gruppforskare som försökte uppskatta hur många planeter TESS sannolikt kommer att upptäcka, liksom de fysiska egenskaperna för dessa planeter och stjärnorna som de går i bana. Sammantaget uppskattar de att TESS kommer att hitta tusentals planeter som kretsar runt en mängd stjärnor under dess tvååriga primära uppdrag.
Studien, med titeln "En reviderad exoplanetutbyte från den transiterande exoplanetundersökningssatelliten (TESS)", dykte nyligen upp online. Studien leddes av Thomas Barclay, en forskarforskare vid NASA Goddard Space Flight Center och University of Maryland, och inkluderade Joshua Pepper (en astrofysiker vid Lehigh University) och Elisa Quintana (en forskare vid SETI Institute och NASA Ames Forskningscenter).
Som Thomas Barclay berättade för Space Magazine via e-post:
”TESS bygger upp arven från Kepler. Kepler var främst ett statistiskt uppdrag och lärde oss att planeter finns överallt. Det var dock inte optimerat för att hitta utmärkta individuella planeter för vidare studier. Nu när vi vet att planeter är vanliga kan vi lansera något som TESS för att söka efter planeterna som vi kommer att genomföra intensiva studier av att använda mark- och rymdbaserade teleskop. Planeter som TESS kommer att hitta är i genomsnitt 10x närmare och 100x ljusare. ”
För studiens skull skapade teamet en trestegsmodell som tog hänsyn till stjärnorna TESS kommer att observera, antalet planeter som var och en troligen kommer att ha och sannolikheten för att TESS kommer att upptäcka dem. Dessa inkluderade de typer av planeter som skulle kretsa kring dvärgstjärnor som sträcker sig från A-typ till K-typ (som vår sol) och stjärnor med låg massa av M-typ (röd dvärg).
"För att uppskatta hur många planeter TESS kommer att hitta tog vi stjärnor som kommer att observeras av TESS och simulerade en population av planeter som kretsar kring dem," sade Barclay. ”Exoplanetpopulationen kommer alla från studier som använde Kepler-data. Sedan med modeller av TESS-prestanda uppskattade vi hur många av dessa planeter som skulle upptäckas av TESS. Det är här vi får våra avkastningsnummer från. ”
Det första steget var okomplicerat tack vare tillgängligheten av Candidate Target List (CTL) - en prioriterad lista över målstjärnor som TESS Target Selection Working Group bestämde var de mest lämpliga stjärnorna för att upptäcka små planeter. De rankade sedan de 3,8 miljoner stjärnorna som ingår i den senaste versionen baserat på deras ljusstyrka och radie och bestämde vilken av dessa TESS som troligen kommer att observera.
Det andra steget bestod av att tilldela planeter till varje stjärna baserat på en Poisson-distribution, en statistisk teknik där ett givet antal tilldelas varje stjärna (i detta fall 0 eller mer). Varje planet tilldelades sedan sex fysiska egenskaper som dras slumpmässigt, inklusive en omloppsperiod, en radie, en excentricitet, en periastronvinkel, en lutning till vår siktlinje och en midtid av första transitering.
Till sist försökte de uppskatta hur många av dessa planeter som skulle generera en detekterbar transportsignal. Som nämnts kommer TESS att förlita sig på Transitmetoden, där periodiska dopp i en stjärns ljusstyrka används för att bestämma närvaron av en eller flera kretsande planeter, samt placera begränsningar för deras storlekar och omloppsperioder. För detta betraktade de flödesförorening av stjärnor i närheten, antalet transiter och transitvaraktigheten.
I slutändan bestämde de med 90% förtroende för att TESS sannolikt kommer att upptäcka 4430–4660 nya exoplaneter under sitt tvååriga uppdrag:
Resultaten är att vi förutspår att TESS kommer att hitta mer än 4000 planeter, med hundratals mindre än dubbelt så stor som jorden. Det primära målet för TESS är att hitta planeter som är tillräckligt ljusa för markbaserade teleskop för att mäta deras massa. Vi uppskattar att TESS kan leda till tredubbla antalet planeter mindre än fyra jordradie med massmätningar. ”
Från och med 1 april 2018 totalt 3 758 exoplaneter har bekräftats i 2 808 system, med 627 system som har mer än en planet. Med andra ord, Barclay och hans team uppskattar att TESS-uppdraget effektivt kommer att fördubbla antalet bekräftade exoplaneter och tredubbla antalet jordstorlekar och Super-Earths under sitt primära uppdrag.
Detta kommer att börja efter en serie omloppsmanöver och tekniska tester, som förväntas pågå i ungefär två månader. Med exoplanetskatalogen därmed utökad kan vi förvänta oss att det kommer att finnas många fler "jordliknande" kandidater tillgängliga för studier. Och även om vi fortfarande inte kommer att kunna avgöra om någon av dem har liv, kan vi kanske hitta några som visar tecken på en livskraftig atmosfär och vatten på ytorna.
Jakten på liv bortom jorden kommer att fortsätta under många år framöver! Och under tiden, se till att njuta av den här videon om TESS-uppdraget, med tillstånd av NASA:
