Da NASA lancerede TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) i 2018, havde det et specifikt mål. Mens dens forgænger, Kepler-rumfartøjet, fandt tusinder af exoplaneter, var mange af dem massive gasgiganter. TESS blev sendt ud i rummet med et løfte: at finde mindre planeter i størrelse som Jorden og Neptun, og kredsede omkring stabile stjerner uden meget fakkel. Disse begrænsninger, håbede astronomer, ville identificere flere eksoplaneter, der er potentielt beboelige.
Med denne opdagelse af tre nye exoplaneter opfylder TESS sit løfte.
De tre nye exoplaneter er ikke det, vi er vant til. Under Kepler-rumfartøjets mission blev vi vant til eksoplanetopdagelser. Men planeterne var stort set større end Jorden, og mange af dem var gasgiganter, varme Jupitere og sådan. Men disse tre nye er forskellige: Den ene er lidt større end Jorden, og de andre to er omtrent dobbelt så stor som Neptun, som er lille i exoplanet-termer.
Alle tre kredser om en svag, cool stjerne kaldet TOI (TESS Object Of Interest) 270, omkring 73 lysår væk i stjernebilledet Pictor. TOI 270 er en dværgstjerne af M-type, der er omkring 40% mindre end vores sol i både masse og størrelse. Det handler også om en tredjedel køligere end Solen. De tre planeter er tempererede i planetariske termer, men planeterne er stadig temmelig varme sammenlignet med Jorden, fordi de er tæt på deres stjerne.
De tre planeter kaldes TOI 270 b, c og d, fra den inderste til den yderste planet efter konvention.
TOI 270 b er sandsynligvis en stenet verden som Jorden, men ca. 25% større. Det tager kun 3,4 dage at bane rundt om sin stjerne i en afstand af 0,03 AU, ca. 13 gange tættere på sin stjerne, end Mercury er til solen. TESS-teamet antager, at det er ca. 1,9 gange mere massivt end Jorden.
Desværre er 270 b brændende varmt. Ikke så varmt som mange af de varme Jupitere, som Kepler opdagede, men stadig for varmt til livet, som vi kender det. Det er ligevægtstemperatur - temperaturen inden atmosfæriske effekter - er 254 Celsius (490 F.) Den er også tidligt låst til stjernen.
Den midterste planet kaldes TOI 270 c, og den er 2,4 gange større end Jorden. Den kredser om stjernen hver 5.7 dag. Den yderste planet, 270 d, er 2,1 gange større end Jorden og kredser om stjernen hver 11,4 dag. De kalder disse to planeter 'mini-Neptunes', fordi de hovedsageligt er sammensat af gas, og de er omkring halvdelen af Neptunens størrelse. Begge af dem er også tidligt låst til deres stjerne.
Den yderste planet er af særlig interesse for forskere, fordi den er den mest tempererede planet af de tre. TOI 270 d’s ligevægtstemperatur er omkring 66 Celsius (150 F,) stadig meget varm i jordiske termer, men tempereret nok til at være sjælden for eksoplaneter.
Den nye artikel, der skitserer disse fund, er offentliggjort i tidsskriftet Nature Astronomy. Papiret har titlen "En superjord og to under-Neptuner, der transiterer den nærliggende og stille M-dværg TOI-270."
”Dette system er nøjagtigt, hvad TESS var designet til at finde - små, tempererede planeter, der passerer eller passerer foran en inaktiv værtstjerne, en der mangler overdreven stjerneaktivitet, som f.eks. Fakkel,” sagde hovedforsker Maximilian Günther, en Torres postdoktoral Stipendiat ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) Kavli Institute for Astrophysics and Space Research i Cambridge. ”Denne stjerne er stille og meget tæt på os og derfor meget lysere end værtsstjernerne i sammenlignelige systemer. Med udvidede observationsobservationer vil vi snart være i stand til at bestemme sammensætningen af disse verdener, bestemme, om der er atmosfærer, og hvilke gasser de indeholder, og mere.
Disse fund er interessante, fordi vores solsystem ikke indeholder noget som de to mini-Neptunes eller sub-Neptunes. Faktisk er planeter med størrelser mellem 1,5 og 2 gange Jordstørrelsen meget sjældne i eksoplanetpopulationen, så vidt vi ved.
”Et interessant aspekt af dette system er, at dets planeter ligger på et veletableret hul i kendte planetstørrelser,” sagde medforfatter Fran Pozuelos, en postdoktorisk forsker ved University of Liège i Belgien. ”Det er usædvanligt, at planeter har størrelser mellem 1,5 og to gange Jordens af grunde, der sandsynligvis er relateret til planets dannelse, men dette er stadig et meget kontroversielt emne. TOI 270 er et fremragende laboratorium til at undersøge marginalerne i dette hul og vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan planetariske systemer dannes og udvikles. ”
Astronomer håbede, at TESS ville finde disse typer planeter, så andre teleskoper kunne foretage opfølgningsobservationer. James Webb-rumteleskopet kan især identificere atmosfærerne i nogle af disse planeter.
”TOI 270 er perfekt beliggende på himlen til at studere atmosfærerne i sine ydre planeter med NASAs fremtidige James Webb-rumteleskop,” sagde medforfatter Adina Feinstein, en doktorand ved University of Chicago. ”Det kan ses af Webb i over et halvt år, hvilket kunne give mulighed for virkelig interessante sammenligningsundersøgelser mellem atmosfærerne i TOI 270 c og d.”
Holdet bag disse resultater mener, at selv om disse resultater er spændende, er der mere til dette solsystem. Yderligere observation kan afsløre andre planeter. Der er måske en anden stenet planet længere væk fra stjernen end TOI 270 d er. I så fald kan det være endnu mere tempereret. Og hvis den har en stenet kerne og en atmosfære, kan den rumme flydende vand på dens overflade.
Dette er spændende tider inden for exoplanet-forskning. Med resultater som disse, og med James Webb, der til sidst kommer online, vil vores forståelse af exoplanetbestanden vokse i store spring.
Mere:
- Pressemeddelelse: NASAs TESS-mission scorer 'Hat trick' med 3 nye verdener
- Forskningsartikel: En superjord og to under-Neptuner, der transiterer den nærliggende og stille M-dværg TOI-270
- NASAs TESS
- Space Magazine: Hvor mange planeter finder TESS på?
- Space Magazine: Nu hvor TESS er operationel, estimerer astronomer det finder 14.000 planeter. 10 kunne være jordlignende verdener i en sollignende stjernes beboelige zone
