Tack till stor del till Kepler rymdteleskophar antalet bekräftade extrasolära planeter ökat exponentiellt under det senaste decenniet. Och med nästa generations uppdrag som Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) redan i omloppsbana, fler kandidater och bekräftade planeter upptäcks hela tiden - många av dem nya och spännande också!
I själva verket inkluderar en av TESSs senaste upptäckter ett system med tre planeter som kretsar runt en stjärna (L 98-59) som ligger ungefär 35 ljusår från jorden. En av planeterna, känd som L 98-59b, är mellan jordens storlekar och Mars - vilket gör den till den minsta exoplaneten som hittills hittats av TESS. Upptäckten belyser också TESS: s sofistikerade och fördubblar antalet små exoplaneter som anses vara värda uppföljningsstudier.
Uppsatsen som beskriver upptäckten dök upp i det senaste numret av The Astrophysical Journal. Det internationella teamet bakom upptäckten inkluderade flera NASA-forskare samt forskare från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research och flera universitet och observatorier från hela världen.
Veselin Kostov, en astrofysiker vid NASA: s Goddard Space Flight Center och SETI-institutet, var huvudförfattaren på upptäcktspapperet. Som han förklarade i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
”Upptäckten är en stor teknisk och vetenskaplig prestation för TESS. För atmosfäriska studier av små planeter behöver du korta banor runt ljusa stjärnor, men sådana planeter är svåra att upptäcka. Detta system har potential för fascinerande framtida studier. ”
Som namnet intygar jakter TESS efter exoplaneter med den metod som kallas Transit Photometry (alias Transit Method). Detta innebär att man observerar avlägsna stjärnor för plötsliga dopp i belysning, vilket är indikationer på en planet som passerar framför stjärnan (dvs transiterar) relativt observatören. Genom att observera djupens omfattning och frekvens kan forskare bestämma förekomsten av planeter, liksom deras omloppsperiod och storlek.
Medan denna metod för närvarande är det mest effektiva sättet att upptäcka och bekräfta exoplaneter, står 3087 av de över 4000 som hittills upptäckts. Men det är inte särskilt effektivt när det gäller att upptäcka mindre, steniga planeter som Jorden. Det faktum att TESS inte kunde hitta en utan tre steniga planeter som kretsar kring L 98-59 är ett bevis på känsligheten och kapaciteten hos dess instrument.
Dessa planeter (som betecknas L 98-59b, c och d) är ungefär 0,8, 1,4 och 1,6 gånger storleken på jorden och kretsar runt deras stjärna mycket snabbt med en period av respektive 2,25, 3,7 och 7,45 dagar. Som Jonathan Brande, en medförfattare och astrofysiker vid NASA Goddard och University of Maryland, förklarade:
”Om du har mer än en planet som kretsar i ett system, kan de gravitativt interagera med varandra. TESS kommer att observera L 98-59 i tillräckligt många sektorer för att det kanske kan upptäcka planeter med banor runt 100 dagar. Men om vi har riktigt tur kan vi se gravitationseffekterna av oupptäckta planeter på de vi för närvarande känner. ”
Medan L 98-59b representerar en ny post för TESS, som är cirka 10% mindre än den tidigare rekordhållaren den upptäckte, är det inte den minsta exoplaneten som hittades hittills. Denna post går till Kepler-37b, en stenig exoplanet som ligger ungefär 210 ljusår från jorden som bara är ungefär en tredjedel av jordens storlek och 20% större än månen.
Upptäckten av L 98-59b görs dock mer imponerande när man tänker på det faktum att den kretsar kring en M-typ (röd dvärg) stjärna som är ungefär en tredjedel av storleken och massan av vår sol. Denna stjärna är betydligt mindre ljus än Kepler-37, som är en stjärna av G-typ (gul dvärg) - liknande vår sol - även om L 98-59 är särskilt ljus när den röda dvärgen går.
Kombinerat med det faktum att det ligger relativt nära vårt solsystem gör upptäckten av ett treplanetssystem runt L 98-59 det till en tilltalande kandidat för uppföljningsobservationer. Stjärnor av M-typ är den vanligaste typen i universumet och står för tre fjärdedelar av stjärnorna i Vintergatan ensam.
Nyare forskning har också funnit att de kanske är det mest troliga stället att hitta steniga planeter som går i bana inom stjärnans bebodda zon. På grund av detta är forskare ivriga att lära sig mer om de planetsystem som bildas runt denna typ av stjärnor. Dessa inkluderar huruvida steniga planeter som kretsar runt röda dvärgar skulle kunna behålla sina atmosfärer med tanke på den mängd strålning de skulle bli utsatt för.
Tyvärr kretsar ingen av dessa planeter inom L 98-59s bebodliga zon. Faktum är att L 98-59b på sitt avstånd från moderstjärnan får så mycket som tjugotvå gånger den mängd strålningsenergi som jorden får från solen. Under tiden får L 98-59c och d ungefär elva och fyra gånger så mycket strålning som jorden.
Men alla dessa upptar ”Venus-zonen”, avståndet där en planet med en jordliknande atmosfär kan uppleva en utrövad växthuseffekt och därmed omvandla den till en Venus-liknande atmosfär. Baserat på dess storlek kan L 98-59d vara antingen en Venusliknande värld eller en mini-Neptun - som en stenig kärna omgiven av ett tätt gasformigt kuvert.
Hur som helst finns det fortfarande en chans att dessa planeter kan vara bebodda och pågående forskning kommer att besvara viktiga frågor om dessa och andra steniga världar som går i närheten av röda dvärgar - till exempel Proxima b och t
”Om vi tittade på solen från L 98-59 skulle transiter av Jorden och Venus få oss att tro att planeterna är nästan identiska, men vi vet att de inte är det. Vi har fortfarande många frågor om varför Jorden blev beboelig och Venus inte. Om vi kan hitta och studera liknande exempel runt andra stjärnor, som L 98-59, kan vi eventuellt låsa upp några av dessa hemligheter. ”
Lyckligtvis har TESS chansen att följa systemet många gånger innan månadens slut. För närvarande övervakar TESS 24 x 96-graders regioner på södra himlen (aka. Sektorer) under 27 dagar åt gången. När det första observationsåret avslutas i juli kommer L 98-59-systemet ha dykt upp i sju av de 13 sektorerna som utgör den södra himlen.
Det hoppas att detta kommer att ge astronomer tid att förfina det de vet om dessa tre bekräftade planeter, och kanske att hitta fler världar i det systemet. Med tanke på att alla tre omloppsbana med stjärnans "Venuszon", skulle allt som kretsar utöver troligtvis befinna sig i dess beboeliga zon.
Dessa observationer kommer också att gå långt mot att skapa en katalog över klippiga planeter runt närliggande, ljusa stjärnor. När James Webb Space Telescope (JWST) tar sig till rymden 2021 kommer det att använda sina avancerade infraröda avbildningsmöjligheter för att samla information om dessa planets atmosfär och karakterisera dem.
Eftersom fyra av TRAPPIST-1-världarna går i sin stjärns HZ, betraktas de som främsta kandidater. Kostovs team föreslår att L 98-59-planeterna också är. Dessa kombinerade ansträngningar kommer effektivt att leda oss ett steg närmare att avgöra om det finns några bebodliga planeter i vårt kosmiska grannskap.
