NASA: s nya planetjaktteleskop, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), hittade just sin första jordstorlek. Även om den jorden stora planeten och dess heta sub-Neptune följeslagare först observerades av TESS i januari 2019, har det tagits fram till nu för att bekräfta deras status med markbaserade uppföljningsobservationer. Upptäckten publiceras i The Astrophysical Journal Letters.
När TESS planerades var tanken att hitta de mest lovande exoplaneterna nära de närmaste och ljusaste stjärnorna. Detta skulle göra uppföljningsobservationer mycket enklare. Forskare beräknade att TESS skulle hitta cirka 300 jord- eller superjord-exoplaneter i sitt tvååriga uppdrag. Så att hitta den första är en stor sak.
TESS har till uppgift att hitta exoplaneter, men inte bara några exoplaneter. Tanken bakom uppdraget var att hitta de mindre jordstorlekarna. TESSs föregångare, rymdteleskopet Kepler, hittade massor av exoplaneter, men de flesta av dem var mycket större än jorden. Det är vettigt eftersom större är lättare att hitta.
"Det är så spännande att TESS, som lanserades för ungefär ett år sedan, redan är en spelväxlare inom planetjaktbranschen."
Johanna Teske, Carnegie Institutionen för vetenskap.
"Det är så spännande att TESS, som lanserades för ungefär ett år sedan, redan är en spelväxlare inom planetjaktbranschen," sade Johanna Teske från Carnegie Science Institute, som är andra författare på papperet. "Rymdskeppet undersöker himlen och vi samarbetar med TESS-uppföljningssamhället för att flagga potentiellt intressanta mål för ytterligare observationer med markbaserade teleskop och instrument."
Båda dessa nyupptäckta planeter kretsar runt en orange huvudsekvensstjärna som kallas HD 21749, cirka 53 ljusår från jorden, och cirka 70% av solens massa. De två planeterna är de enda kända planeterna i solsystemet. Jordstorleken kallas HD 21749c, och den heta sub-Neptunplaneten kallas HD 21749b.
Carnegie Institute for Science är framträdande i denna upptäckt eftersom de är en del av konsortiet som driver Las Campanas observatorium i Chile, där Magellan Telescopes är belägna. Magellan II-teleskopet har ett unikt instrument kopplat till det som kallas PFS, eller Planet Finder Spectrograph, som utvecklades av och föregick av forskare som är involverade i denna studie. PFS hjälpte till att bekräfta dessa två planeter, och den mätte också massan av HD 21749b, sub-Neptun.
Teamet använde PFS för att verifiera TESS-upptäckterna eftersom PFS förlitar sig på metoden radiell hastighet, som för närvarande är det enda sättet att bestämma massan på en individuell exoplanet. Och om du inte känner till massan kan du inte bestämma planetens täthet eller sammansättning.
PFS förlitar sig på tyngdkraften för att mäta en exoplanets massa. Stjärnan, i detta fall HD 21749, har ett starkt inflytande på planeterna som kretsar runt den. Men tyngdkraften fungerar båda vägarna. Planetens gravitationella drag ger stjärnan en liten vingling som PFS kan upptäcka. Ju större värdstjärnans slingr, desto mer massiv är planeten.
"PFS är ett av de enda instrumenten på södra halvklotet som kan göra dessa typer av mätningar," tillade Teske. "Så det kommer att vara en mycket viktig del av att ytterligare karakterisera planeterna som finns i TESS-uppdraget."
Olika observationsmetoder hittar olika typer av planeter. Varje metod är partisk på sitt sätt, och forskare vet detta och planerar för det. I TESS fall var det utformat för att hitta planeter som kretsar runt deras stjärna relativt snabbt, vanligtvis på färre än 10 dagar. När du tänker på det kan du se varför.
"Det var ganska mycket detektivarbete involverat, och rätt personer var där vid rätt tidpunkt."
Diana Dragomir, huvudförfattare, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Om en planet tar en extremt lång tid att kretsa runt sin stjärna, som till exempel Uranus, som tar 84 år för att kretsa runt solen, kan du behöva stirra på stjärnan den kretsar länge innan du kan upptäcka den. Om det tar bara tio dagar, behöver du inte binda upp observationsresurser så länge för att upptäcka det.
I denna upptäckt, HD 21749b, har den längsta omloppsperioden för någon av TESS-exoplaneterna hittills, cirka 36 dagar. På grund av hur TESS fungerar gjorde det det svårt att urskilja sub-Neptun i data.
"Det var ganska mycket detektivarbete involverat, och de rätta människorna var där vid rätt tidpunkt," sade huvudförfattaren Diana Dragomir från MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Men vi hade tur och vi fick signalerna och de var riktigt tydliga."
Sub-Neptunus, HD 21749b, har ungefär 23 gånger jordens massa och dess radie är ungefär 2,7 gånger jorden. Den uppmätta densiteten antyder att planeten inte är stenig och att den har en väsentlig atmosfär. Detta kan hjälpa astronomer att förstå atmosfären på dessa typer av planeter.
Men även om upptäckten av sub-Neptune är spännande av vetenskapliga skäl, är det syskon HD 21749c kanske mer spännande. Det tar bara åtta dagar att kretsa runt stjärnan och är mycket närmare jordstorleken. Att mäta massan och densiteten på denna planet kommer dock inte att vara lätt.
"Att mäta den exakta massan och sammansättningen av en så liten planet kommer att vara utmanande, men viktigt för att jämföra HD 21749c med jorden," sa Sharon Wang, en av författarna till tidningen. "Carnegies PFS-team fortsätter att samla in data om detta objekt med detta mål i åtanke."
"För stjärnor som är väldigt nära och mycket ljusa, förväntade vi oss hitta upp till ett par dussin planeter i jordstorlek."
Diana Dragomir, huvudförfattare, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
TESS gör det möjligt för astronomer att göra mer exakta mätningar än Kepler gjorde. Med TESS bör de kunna mäta en exoplaneteringsmassa, atmosfärisk sammansättning och andra egenskaper. Även om exoplaneter och mindre exoplaneter i jordstorlek inte är sällsynta i Vintergatan, har vi fortfarande mycket att lära om dem.
Vi kan inte noggrant beskriva deras mångfald. Vi är fortfarande i början, vilket är spännande, och den spänningen bygger när TESS gör sitt arbete.
"För stjärnor som är väldigt nära och mycket ljusa, förväntade vi oss hitta upp till ett par dussin planeter i jordstorlek," sade Dragomir. ”Och här är vi - det här skulle vara vår första, och det är en milstolpe för TESS. Det anger vägen för att hitta mindre planeter runt ännu mindre stjärnor, och dessa planeter kan vara bebodda. ”
Källor:
- Forskningsuppsats: TESS LEVERERAR DETS FÖRSTA JORDSTORLEKA PLANET OCH EN VARMT UNDERNPTUNE
- Pressmeddelande: TESS finner sin första jordstorlek
- NASA: TESS Hemsida
