Hvor mange eksoplaneter er det? For ikke så lenge siden visste vi ikke om det var noen. Så oppdaget vi noen rundt pulsarer. Da ble Kepler-romfartøyet lansert, og det oppdaget et par tusen til. Nå er NASAs TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) i drift, og en ny studie forutsier funnene.
Kepler-funnene ga oss en bedre oversikt over typer og antall planeter i andre solsystemer. Men Kepler hadde sine begrensninger og sin egen prøvetakingsskjevhet på grunn av sine målemetoder. Kepler fokuserte også bare på et lite område av himmelen, og omfattet omtrent 0,25% av himmelen. Det er mulig, men ikke nødvendigvis sannsynlig, at den lille delen av himmelen Kepler fokuserte på ikke er representativ for en større prøve.
TESS er mye annerledes enn Kepler, spesielt når det gjelder himmelen. Den vil utføre en undersøkelse med all himmel, i stedet for en undersøkelse med fokus på en liten del av himmelen. NASAs nye planetjeger vil også fokusere på de lyseste stjernene. Det er fordi det primære vitenskapelige målet er å finne planeter større enn Neptun som kretser rundt lyse stjerner. Stjernene må være lyse slik at oppfølgende spektroskopiske observasjoner kan bestemme planetmasser og atmosfæriske sammensetninger.
Selv om vi ikke har enighet om hvor vanlige eksoplaneter er når det gjelder størrelse og omløpsperioder, viste Kepler oss at eksoplaneter er vanlige. De fleste stjerner har dem. Men mange av exoplanetene som Kepler fant er ekstremt fjerne, fra hundrevis til tusenvis av parsecs unna. Så detaljerte oppfølgingsobservasjoner er vanskelig til umulig. Siden Tess fokuserer på nærmere, lysere stjerner nærmere Jorden, og gjør oppfølgingsobservasjoner med andre ‘omfang enklere, bør resultatene være mer representative og mer nøyaktige når det gjelder å bestemme eksoplanettpopulasjoner.
En ny studie fra Thomas Barclay fra NASA og University of Maryland, Joshua Pepper ved Lehigh University, og Elisa Quintana fra NASA, har spådd TESSs resultater. Deres papir ble publisert i The Astrophysical Journal. De tre forskerne brukte det vi vet om den stellare populasjonen og det vi vet om eksoplanettpopulasjoner, kombinert med TESSs observasjonsmåter, for å komme med sine estimater.
Det er tre faktorer i simuleringen deres:
- En simulering av den stellarpopulasjonen som TESS vil observere.
- Et representativt utvalg av planeter som kretser rundt stjernene.
- En prediksjon av hvor mange av disse planetene TESS vil oppdage.
Estimatene deres kalles en "avkastningssimulering", og det er ikke den første astronomene har kommet frem til. Men før vi kommer til tallene, et spørsmål: Hvorfor trenger vi å vite på forhånd hva TESS vil finne?
Svaret på det er å få et forsprang på hvordan et oppfølgingsobservasjonsprogram kan se ut. Astronomer liker å planlegge fremover, siden det er så kjært å observere ressurser. De vil ikke vente til alle resultatene fra TESS er inne før de tenker på de neste trinnene. Eller kanskje er de bare begeistret som barn i en godterihistorie. Litt av begge deler, sannsynligvis.
Barclay, Pepper og Quintana kjørte simuleringen 300 ganger for å komme med det spådde utbyttet. Det er mye detaljert i resultatene deres relatert til typen stjerne planetene går i bane, den forskjellige observasjonsmodusen som brukes for å oppdage hvilke planeter, og hvordan det hele forholder seg til oppfølgingsobservasjoner. Men i en mer kort form, her er hva de tre forskerne tror TESS vil finne under det planlagte toårige oppdraget:
- 14 000 totale eksoplaneter
- 2100 av dem vil være mindre enn 4 Earth radius (4R), 280 av dem som er mindre enn 2R
- 70 beboelige planeter som kretser rundt røde dvergstjerner, 9 av dem mindre enn 2R
- 10 jordlignende verdener mindre enn 2R som kan være i den beboelige sonen til en stjerne som vår sol
Det er et ganske spennende trekk. 14 000 eksoplaneter, hvorav 10 kan være jordlignende verdener i den beboelige sonen til en stjerne som solen. Det betyr ikke at det er hva TESS vil finne, men det skal være en god tilnærming og en spennende en. Spesielt siden TESSs eksoplaneter, i motsetning til Kepler, er hovedmål for videre observasjon og karakterisering.
Dette er ikke den første avkastningssimuleringen for TESS. Men denne er gjort med ekte snarere enn simulert stjernepopulasjon, så det burde være mer nøyaktig. En annen avkastningssimulering fra 2015 kan sees her, og en fra 2017 her.
Simuleringsutbyttet viser oss at vi sannsynligvis vil finne jordlignende planeter i beboelige soner. De fleste av dem vil være i bane rundt røde dverger, men et lite antall bør være rundt sollignende stjerner. Dette er hva alle vil vite.
Men kanskje enda viktigere, disse simuleringene viser oss at TESS vil oppfylle sitt misjonsmål: å oppdage en overflod av planeter mindre enn Neptun som kan undersøkes i oppfølgingsstudier for å bestemme massene og atmosfæriske sminke.
I begge tilfeller er TESS på banen for å levere noen solide resultater.
- Research Paper: A Revised Exoplanet Yield from the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)
- Forskningsoppgave: TRANSITERENDE EXOPLANET-UNDERSØKELSESATELLITE: SIMULASJONER AV PLANETDETEKSJONER OG ASTROFYSISKE FALSKE POSITIVER
- Forskningsartikkel: Planet Detection Simulations for flere mulige TESS utvidede oppdrag
- NASA TESS Science Support Center
- NASA Kepler Mission Oversikt
- Wikipedia-oppføring: TESS
