Forskare som arbetar med data från NASA: s TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) har hittat en planet som kretsar kring två stjärnor. Ursprungligen identifierades systemet av medborgarforskare som ett par förmörkande binära stjärnor utan en planet. Men en praktikant som tittade närmare på dessa uppgifter fann att de var felidentifierade.
Praktikantens namn är Wolf Cukier och han var sommarpraktikant på NASA: s Goddard Space Flight Center, byrån som förvaltar TESS. Zooniverse medborgarforskare i Planet Hunters TESS-programmet fångade variationer i stjärnljusstyrka i TESS-data och laddade upp dem. Cukier undersökte dessa uppladdningar närmare när han kom över data från TOI 1338, ett binärstjärnsystem ungefär 1300 ljusår bort i stjärnbilden Pictor.
"Jag tittade igenom uppgifterna efter allt som volontärerna hade flaggat som en förmörkande binär, ett system där två stjärnor cirklar runt varandra och från vår syn förmörkar varandra varje bana," sa Cukier. ”Cirka tre dagar in i min praktik såg jag en signal från ett system som heter TOI 1338. Först trodde jag att det var en fantastisk förmörkelse, men tidpunkten var fel. Det visade sig vara en planet. ”
En planeter är en som kretsar runt två stjärnor, och detta är TESSs första. Det finns över 20 andra bekräftade lokaler och en handfull obekräftade eller tveksamma. Upptäckten presenterades i en paneldiskussion vid American Astronomical Societys årsmöte. Cukier och andra forskare lade fram sina resultat i en artikel till en vetenskaplig tidskrift.
Planeten kallas TOI 1338 b och den är den enda planeten som vi känner till i systemet. Den är ungefär 6,9 gånger större än jorden, vilket placerar den mellan Neptunus och Saturnus för jämförelse. En av stjärnorna som kretsar runt är cirka 10% mer massiv än vår sol, medan den andra är svalare och ljusare och bara en tredjedel av solens massa. Eftersom TOI 1338 b befinner sig på nästan samma plan som stjärnorna, upplever den solförmörkelser var 15: e dag.
TESS fungerar genom att upptäcka planeter som passerar mellan oss och deras stjärnor. Varje gång det händer det kallas en transitering. Dess känsliga kameror kan upptäcka dessa små droppar i ljus från stjärnan. TESS är på ett tvåårigt uppdrag för att upptäcka exoplaneter genom att studera samma himmelsektor i 27 dagar åt gången. Fokus är att hitta jordliknande världar runt stjärnor i närheten, vilket är lättare för andra observatorier och teleskop att följa upp.
Men de flesta exoplaneter som hittills upptäckts av TESS och andra planetjägare kretsar runt en enda stjärna. Dagstidningar som TOI 1338 b är svårare att upptäcka. Båda stjärnorna i systemet kretsar också, vilket gör det utmanande att ta bort olika transiter och dopp i ljuset. I det här fallet passerar den mindre stjärnan framför den större, vilket skapar ett liknande fall i stjärnljus som planeten.
"Det här är de typer av signaler som algoritmer verkligen kämpar med."
Vaselin Kostov, huvudförfattare, SETI-institutet och Goddard Space Flight Center
TOI 1338 b: s transiterar sker oregelbundet, mellan 93 och 95 dagar, vilket gör att det inte är periodiskt. Och djupet och varaktigheten för transiterna är också varierande, på grund av båda stjärnornas rörelse. Att sammansätta svårigheten är det faktum att TESS bara kan se planetens transitering framför den större stjärnan, inte den mindre.
"Det här är de typer av signaler som algoritmer verkligen kämpar med," säger huvudförfattaren Veselin Kostov, forskare vid SETI-institutet och Goddard, som har arbetat med andra studier av planeter. "Det mänskliga ögat är oerhört bra på att hitta mönster i data, särskilt icke-periodiska mönster som de vi ser i transiter från dessa system."
Cukier tittade på transitdata och var osäker till en början. Varje transit måste undersökas individuellt, eftersom både planetens transitering och transitering av den mindre stjärnan framför den större producerade liknande dopp i stjärnljus. Ursprungligen såg det ut som den mindre stjärnan orsakade doppet, men tidpunkten för den matchade inte en förmörkelse. Teamet använde ett mjukvarupaket "Eleanor", uppkallat efter huvudpersonen i Carl Sagans "Kontakt", för att hjälpa dem att förstå vad de såg.
"TESS övervakar miljontals stjärnor genom alla sina bilder," sa medförfattaren Adina Feinstein, en doktorand vid University of Chicago. "Det är därför vårt team skapade eleanor. Det är ett tillgängligt sätt att ladda ner, analysera och visualisera transitdata. Vi designade den med planeter i åtanke, men andra medlemmar i samhället använder den för att studera stjärnor, asteroider och till och med galaxer. ”
TESS är inte den första som studerar TOI 1338. Det har studerats från marken i radiella hastighetsundersökningar. Dessa arkivdata hjälpte teamet att identifiera TOI 1338 b: s bana. Enligt dem kommer planetens omloppsbana vara stabil under de kommande 10 miljoner åren, även om det ur vårt perspektiv kommer att sluta transiteras framför sin stjärna i november 2023. Sedan i ungefär 2031 kommer vi att se transiterna igen, tack vare vinkeln av banan.
Även om vi bara har identifierat ett fåtal, kan kaféer vara relativt vanliga. De är bara svåra att hitta, speciellt små, även om gymnasieskolor är mer benägna att passera än planeter som kretsar kring en enda stjärna.
Cirkelplaneter kan ha några konstiga egenskaper jämfört med planeter som kretsar runt en enda stjärna. Orbitalegenskaperna hos dessa system kan vara komplexa och dynamiska. Vissa astronomer kallar dem "våldsamma."
En kedja som upptäcktes 2014, Kepler 413-b, har en axiell lutning som kan variera med så mycket som 30% på 11 år. Det är nära den inre kanten av den bebodda zonen, och dess säsonger kan variera vilt. Astronomer som studerade planeten observerade tre transiter som inträffade med 66 dagar mellan varandra. Sedan fanns inga transiter på 800 dagar, följt av ytterligare fem transiter som också separerades med 66 dagar vardera Dessa luckor i transiteringar får forskare att tro att det finns många fler daghem där ute, vi ser bara inte vid rätt tidpunkt för att se dem passera.
Binära stjärnsystem är vanliga och astronomer förväntar sig att TESS hittar hundratusentals fler förmörkande binära stjärnsystem under det tvååriga uppdraget. Baserat på detta kommer rymdskeppet sannolikt att hitta många fler planeter. Som referens fann Kepler 12 planeter i 10 försvunna binära stjärnsystem.
Mer:
- Pressmeddelande: NASA: s TESS Mission upptäcker sin första värld med två stjärnor
- Space Magazine: Hubble upptäcker en planet runt Binary Star System
- Wikipedia-inlägg: Circumbinary Planets
