Da NASA lanserte TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) i 2018, hadde det et spesifikt mål. Mens forgjengeren, Kepler-romfartøyet, fant tusenvis av eksoplaneter, var mange av dem enorme gassgiganter. TESS ble sendt ut i verdensrommet med et løfte: å finne mindre planeter i størrelse som Jorden og Neptun, og kretset rundt stabile stjerner uten mye fakling. Disse begrensningene, håpet astronomene, ville identifisere flere eksoplaneter som potensielt er beboelige.
Med denne oppdagelsen av tre nye eksoplaneter oppfyller TESS løftet.
De tre nye eksoplanettene er ikke det vi er vant til. Under Kepler-romfartøyets oppdrag ble vi vant til eksoplanettfunn. Men planetene var stort sett større enn Jorden, og mange av dem var gassgiganter, varme Jupitere og slikt. Men disse tre nye er forskjellige: den ene er litt større enn Jorden, og de to andre er omtrent dobbelt så store som Neptun, som er liten i eksoplaneter.
Alle tre går i bane rundt en svak, kul stjerne kalt TOI (TESS Object Of Interest) 270, omtrent 73 lysår unna i stjernebildet Pictor. TOI 270 er en dvergstjerne av M-type som er omtrent 40% mindre enn solen vår i både masse og størrelse. Det er også omtrent en tredjedel kjøligere enn sola. De tre planetene er tempererte i planetariske termer, men planetene er fremdeles ganske varme sammenlignet med Jorden, fordi de ligger nær stjernen sin.
De tre planetene heter TOI 270 b, c og d, fra den innerste til den ytterste planeten, etter stevne.
TOI 270 b er sannsynligvis en steinete verden som Jorden, men omtrent 25% større. Det tar bare 3,4 dager å bane rundt stjernen sin, i en avstand på 0,03 AU, omtrent 13 ganger nærmere stjernen enn Merkur er mot solen. TESS-teamet antar at det er omtrent 1,9 ganger mer massivt enn Jorden.
Dessverre er 270 b svidd varmt. Ikke så varmt som mange av de varme Jupitere som Kepler oppdaget, men likevel for varmt for livet som vi kjenner det. Det er likevektstemperatur - temperaturen før atmosfæriske effekter - er 254 Celsius (490 F.). Den er også tidvis låst til stjernen.
Den midterste planeten kalles TOI 270 c, og den er 2,4 ganger større enn Jorden. Den går i bane rundt stjernen hver 5,7 dag. Den ytterste planeten, 270 d, er 2,1 ganger større enn jorden og kretser rundt stjernen hver 11,4 dag. De kaller disse to planetene ‘mini-Neptunene’ fordi de stort sett er sammensatt av gass, og de er omtrent halvparten så store som Neptun. Begge er også tidvis låst til stjernen sin.
Den ytterste planeten er av spesiell interesse for forskere fordi den er den mest tempererte planeten av de tre. TOI 270 d’s likevektstemperatur er omtrent 66 Celsius (150 F,) fremdeles veldig varm i jordiske termer, men temperert nok til å være sjelden for eksoplaneter.
Den nye artikkelen som skisserer disse funnene, er publisert i tidsskriftet Nature Astronomy. Oppgaven heter "A super-Earth and two sub-Neptunes transiting the nearby and quiet M dwarf TOI-270."
"Dette systemet er nøyaktig hva TESS ble designet for å finne - små, tempererte planeter som passerer, eller passerer, foran en inaktiv vertsstjerne, en som mangler overdreven stjerneaktivitet, som bluss," sa hovedforsker Maximilian Günther, en Torres postdoktoral Stipendiat ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) Kavli Institute for Astrophysics and Space Research i Cambridge. “Denne stjernen er stille og veldig nær oss, og derfor mye lysere enn vertsstjernene i sammenlignbare systemer. Med utvidede observasjonsobservasjoner vil vi snart kunne bestemme sammensetningen av disse verdenene, finne ut om atmosfærene er til stede, hvilke gasser de inneholder og mer.
Disse funnene er interessante fordi solsystemet vårt ikke inneholder noe som de to mini-Neptunene, eller sub-Neptunene. Faktisk er planeter med størrelser mellom 1,5 og 2 ganger jordstørrelsen svært sjeldne også i eksoplanettbestanden, så vidt vi vet.
"Et interessant aspekt ved dette systemet er at planetene spenner over et veletablert gap i kjente planetstørrelser," sa medforfatter Fran Pozuelos, en postdoktorisk forsker ved University of Liège i Belgia. “Det er uvanlig at planeter har størrelser mellom 1,5 og to ganger jorden enn av grunner som sannsynligvis er relatert til planetenes form, men dette er fremdeles et meget kontroversielt tema. TOI 270 er et utmerket laboratorium for å studere marginene til dette gapet og vil hjelpe oss med å forstå hvordan planetariske systemer dannes og utvikler seg. ”
Astronomer håpet at TESS ville finne denne typen planeter slik at andre teleskoper kunne gjøre oppfølgingsobservasjoner. Spesielt vil James Webb romteleskopet kunne identifisere atmosfærene til noen av disse planetene.
"TOI 270 har en perfekt beliggenhet på himmelen for å studere atmosfærene til de ytre planetene med NASAs fremtidige James Webb romteleskop," sa medforfatter Adina Feinstein, doktorgradsstudent ved University of Chicago. "Det vil kunne observeres av Webb i over et halvt år, noe som kan gi mulighet for virkelig interessante sammenligningsstudier mellom atmosfærene til TOI 270 c og d."
Teamet bak disse resultatene synes at selv om disse resultatene er spennende, er det mer med dette solsystemet. Ytterligere observasjon kan avsløre andre planeter. Kanskje er det en annen steinete planet lenger ut fra stjernen enn TOI 270 d er. I så fall kan det være enda mer temperert. Og hvis den har en steinete kjerne og en atmosfære, kan den ha inn flytende vann på overflaten.
Dette er spennende tider i eksoplanettforskning. Med resultater som disse, og med James Webb til slutt på nettet, vil vår forståelse av eksoplanettbestanden vokse i store sprang.
Mer:
- Pressemelding: NASAs TESS Mission scorer ‘Hat Trick’ med 3 nye verdener
- Forskningsartikkel: En superjord og to under-Neptuner som transiterer den nærliggende og stille M-dvergen TOI-270
- NASAs TESS
- Space Magazine: Hvor mange planeter vil TESS finne?
- Space Magazine: Nå som TESS er operativ, vil Astronomer anslå den vil finne 14 000 planeter. 10 kan være jordens verdener i en sollignende stjerners beboelige sone
