NASAs nye planetjaktteleskop, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), har nettopp funnet sin første verdensstore jord. Selv om den jordstore planeten, og dens varme under-Neptune-følgesvenn, ble først observert av TESS i januar 2019, er det til nå tatt for å bekrefte deres status med bakkebaserte oppfølgingsobservasjoner. Funnet er publisert i The Astrophysical Journal Letters.
Da TESS var planlagt, var ideen å finne de mest lovende eksoplaneter i nærheten av de nærmeste og lyseste stjernene. Dette ville gjøre oppfølgingsobservasjoner mye enklere. Forskere beregnet at TESS ville finne rundt 300 jord- eller superjord-eksoplaneter i sitt to år lange oppdrag. Så det er veldig bra å finne den første.
TESS har til oppgave å finne eksoplaneter, men ikke bare noen eksoplaneter. Tanken bak oppdraget var å finne de mindre jordstørrelsene. TESSs forgjenger, Kepler-romteleskopet, fant mange eksoplaneter, men de fleste av dem var mye større enn Jorden. Det er fornuftig siden større er lettere å finne.
"Det er så spennende at TESS, som ble lansert for omtrent et år siden, allerede er en spillveksler i planleggingsvirksomheten."
Johanna Teske, Carnegie institusjon for vitenskap.
"Det er så spennende at TESS, som ble lansert for omtrent et år siden, allerede er en spillutveksler i planetjaktvirksomheten," sa Johanna Teske fra Carnegie Science Institute, som er andre forfatter på papiret. "Romfartøyet kartlegger himmelen, og vi samarbeider med TESS-oppfølgingssamfunnet for å flagge potensielt interessante mål for ytterligere observasjoner ved hjelp av bakkebaserte teleskoper og instrumenter."
Begge disse nyoppdagede planetene kretser rundt en oransje hovedsekvensstjerne kalt HD 21749, omtrent 53 lysår fra Jorden, og omtrent 70% solens masse. De to planetene er de eneste kjente planetene i det solsystemet. Jordstørrelsen kalles HD 21749c, og den varme sub-Neptune-planeten kalles HD 21749b.
Carnegie Institute for Science viser seg fremtredende i denne oppdagelsen fordi de er en del av konsortiet som driver Las Campanas-observatoriet i Chile, der Magellan-teleskopene ligger. Magellan II-teleskopet har et unikt instrument festet til det kalt PFS, eller Planet Finder Spectrograph, som ble utviklet av og pioner av forskere som er involvert i denne studien. PFS bidro til å bekrefte disse to planetene, og den målte også massen av HD 21749b, sub-Neptun.
Teamet brukte PFS for å bekrefte TESS-funnene fordi PFS er avhengig av metoden for radial hastighet, som for øyeblikket er den eneste måten å bestemme massen til en individuell exoplanet. Og hvis du ikke kjenner massen, kan du ikke bestemme planetens tetthet eller sammensetning.
PFS er avhengige av tyngdekraften for å måle en eksoplanets masse. Stjernen, i dette tilfellet HD 21749, har en sterk innflytelse på planetene som kretser rundt den. Men tyngdekraften fungerer begge veier. Tyngdekraften til planeten gir stjernen en svak slingring som PFS kan oppdage. Jo større vingling av vertsstjernen, jo mer massiv er planeten.
"PFS er et av de eneste instrumentene på den sørlige halvkule som kan gjøre disse målingene," la Teske til. "Så det vil være en veldig viktig del av videre karakterisering av planetene som er funnet av TESS-oppdraget."
Ulike observasjonsmetoder finner forskjellige typer planeter. Hver metode er partisk på sin egen måte, og forskere vet dette og planlegger for det. I TESSs tilfelle var den designet for å finne planeter som går i bane rundt stjernen deres relativt raskt, vanligvis på færre enn 10 dager. Når du tenker på det, kan du se hvorfor.
"Det var ganske mye detektivarbeid involvert, og de rette menneskene var der til rett tid."
Diana Dragomir, hovedforfatter, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Hvis en planet tar ekstra lang tid å bane rundt stjernen sin, som for eksempel Uranus, som tar 84 år å kretsa rundt Solen, kan det hende du må stirre på stjernen den kretser i lang tid før du kan oppdage den. Hvis det tar bare 10 dager, trenger du ikke å slå sammen observasjonsressursene veldig lenge for å oppdage det.
I denne oppdagelsen, HD 21749b, har den lengste orbitale perioden av noen av TESS-exoplanetene så langt, omtrent 36 dager. På grunn av måten TESS fungerer på, gjorde det det vanskelig å skjelne sub-Neptun i dataene.
"Det var ganske mye detektivarbeid involvert, og de rette menneskene var der til rett tid," sa hovedforfatter Diana Dragomir fra MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Men vi var heldige, og vi fikk signalene, og de var veldig tydelige."
Sub-Neptun, HD 21749b, har omtrent 23 ganger jordens masse og dens radius er omtrent 2,7 ganger jorden. Den målte tettheten antyder at planeten ikke er steinete, og at den har en betydelig atmosfære. Dette kan hjelpe astronomer til å forstå atmosfærene på denne typen planeter.
Men selv om oppdagelsen av sub-Neptune er spennende av vitenskapelige grunner, kan det hende søsken HD 21749c er mer spennende. Det tar bare åtte dager å bane rundt stjernen, og er mye nærmere jordstørrelsen. Det vil imidlertid ikke være enkelt å måle massen og tettheten til denne planeten.
"Å måle den nøyaktige massen og sammensetningen av en så liten planet vil være utfordrende, men viktig for å sammenligne HD 21749c med jorden," sa Sharon Wang, en av forfatterne av papiret. "Carnegies PFS-team fortsetter å samle inn data om dette objektet med dette målet for øye."
"For stjerner som er like i nærheten og veldig lyse, forventet vi å finne opp til et par dusin planeter i jordstørrelse."
Diana Dragomir, hovedforfatter, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
TESS vil tillate astronomer å gjøre mer nøyaktige målinger enn Kepler gjorde. Med TESS skal de være i stand til å måle en eksoplanetermasse, atmosfærisk sammensetning og andre egenskaper. Selv om eksoplaneter og mindre eksoplaneter på jordstørrelse ikke er sjeldne i Melkeveien, har vi fortsatt mye å lære om dem.
Vi kan ikke beskrive mangfoldet deres nøyaktig ennå. Vi er fremdeles i begynnelsen, som er spennende, og den spenningen bygger når TESS gjør jobben sin.
"For stjerner som er veldig nært og veldig lyse, forventet vi å finne opp til et par dusin planeter i jordstørrelse," sa Dragomir. "Og her er vi - dette ville være vår første, og det er en milepæl for TESS. Den setter veien for å finne mindre planeter rundt enda mindre stjerner, og disse planetene kan potensielt være beboelige. "
Kilder:
- Forskningsoppgave: TESS LEVERER DETS FØRSTE JORDSTØRREDE PLANET OG EN VARMT UNDERNEPTUNE
- Pressemelding: TESS finner sin første jordstørrede planet
- NASA: TESS hjemmeside
