I stor del tak til Kepler rumteleskopantallet af bekræftede ekstrasolære planeter er vokset eksponentielt i det sidste årti. Og med næste generations missioner som Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS), der allerede er i kredsløb, opdages flere kandidater og bekræftede planeter hele tiden - mange af dem også nye og spændende!
Faktisk inkluderer en af TESS 'nyeste opdagelser et system med tre planeter, der kredser om en stjerne (L 98-59) placeret omtrent 35 lysår fra Jorden. En af planeterne, kendt som L 98-59b, er mellem størrelserne på Jorden og Mars - hvilket effektivt gør det til den mindste exoplanet, der hidtil er opdaget af TESS. Opdagelsen fremhæver også TESS-raffinementet og fordobler antallet af små eksoplaneter, der betragtes som værdige til opfølgningsundersøgelser.
Papiret, der beskriver opdagelsen, optrådte i det seneste nummer af The Astrophysical Journal. Det internationale team bag opdagelsen omfattede flere NASA-forskere samt forskere fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research og flere universiteter og observatorier fra hele verden.
Veselin Kostov, en astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center og SETI Institute, var hovedforfatter på opdagelsesdokumentet. Som han forklarede i en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Opdagelsen er en stor teknisk og videnskabelig bedrift for TESS. Til atmosfæriske undersøgelser af små planeter har du brug for korte baner omkring lyse stjerner, men sådanne planeter er vanskelige at opdage. Dette system har potentialet for fascinerende fremtidige studier. ”
Som navnet attesterer, jager TESS efter eksoplaneter ved hjælp af metoden kendt som Transit Photometry (også kendt som Transit Method). Dette involverer iagttagelse af fjerne stjerner for pludselige lysdæmpninger, som er tegn på en planet, der passerer foran stjernen (dvs. transiterer) i forhold til observatøren. Ved at observere dybdenes udstrækning og hyppighed er videnskabsmænd i stand til at bestemme eksistensen af planeter, såvel som deres omløbstid og størrelse.
Selvom denne metode i øjeblikket er den mest effektive måde at detektere og bekræfte eksoplaneter på, udgør 3087 af de over 4000, der er opdaget indtil videre. Det er dog ikke særlig effektivt, når det kommer til at opdage mindre, stenede planeter som Jorden. Det faktum, at TESS ikke kunne finde en, men tre stenede planeter, der kredsede rundt om L 98-59, er et vidnesbyrd om dens instrumenters følsomhed og evne.
Disse planeter (der er betegnet L 98-59b, c og d) er ca. 0,8, 1,4 og 1,6 gange Jordens størrelse og kredser meget hurtigt deres stjerne med en periode på henholdsvis 2,25, 3,7 og 7,45 dage. Som Jonathan Brande, en medforfatter og astrofysiker ved NASA Goddard og University of Maryland, forklarede:
”Hvis du har mere end en planet, der kredser i et system, kan de gravitationsmæssigt interagere med hinanden. TESS overvåger L 98-59 i tilstrækkelige sektorer til at det muligvis kan registrere planeter med kredsløb omkring 100 dage. Men hvis vi er virkelig heldige, ser vi måske tyngdepåvirkningerne af uopdagede planeter på dem, vi i øjeblikket kender. ”
Mens L 98-59b repræsenterer en ny rekord for TESS, idet den er ca. 10% mindre end den forrige rekordindehaver, den opdagede, er det ikke den mindste exoplanet, der er opdaget til dato. Denne rekord går til Kepler-37b, en stenet eksoplanet beliggende omkring 210 lysår fra Jorden, der kun er cirka en tredjedel af Jordens størrelse og 20% større end Månen.
Opdagelsen af L 98-59b gøres imidlertid mere imponerende, når man overvejer det faktum, at den kredser om en M-type (rød dværg) -stjerne, der er cirka en tredjedel af størrelsen og massen af vores sol. Denne stjerne er markant mindre lys end Kepler-37, som er en G-type (gul dværg) -stjerne - svarende til vores sol - selvom L 98-59 er særlig lys, når det går med rød dværg.
Kombineret med det faktum, at det er placeret relativt tæt på vores solsystem, gør opdagelsen af et treplanet-system omkring L 98-59 det til en tiltalende kandidat til opfølgningsobservationer. M-type stjerner er den mest almindelige type i universet og tegner sig for tre fjerdedele af stjernerne i Mælkevejen alene.
Nyere undersøgelser har også fundet, at de måske er det mest sandsynlige sted at finde klippeplaneter, der kredser inden for stjernens beboelige zone. På grund af dette er videnskabsmænd ivrige efter at lære mere om de planetariske systemer, der dannes omkring denne type stjerner. Disse inkluderer, hvorvidt stenede planeter, der kredser om røde dværge, ville være i stand til at bevare deres atmosfære i betragtning af den mængde stråling, de ville blive udsat for.
Desværre kredser ingen af disse planeter inden for L 98-59s beboelige zone. Faktisk modtager L 98-59b på sin afstand fra moderstjernen så meget som toogtyve gange den mængde strålingsenergi, Jorden får fra solen. I mellemtiden modtager L 98-59c og d henholdsvis henholdsvis elleve og fire gange så meget stråling som Jorden.
Imidlertid optager alle disse ”Venus-zonen”, rækkevidden af afstande, hvor en planet med en jordlignende atmosfære kunne opleve en løbende drivhuseffekt og således omdanne den til en Venus-lignende atmosfære. Baseret på dens størrelse kunne L 98-59d enten være en Venus-lignende verden eller en mini-Neptun - som en stenet kerne omgivet af en tæt gasformig konvolut.
Uanset hvad er der stadig en chance for, at disse planeter kan være potentielt beboelige, og igangværende forskning vil besvare vitale spørgsmål om disse og andre stenede verdener, der kredser i nærheden af røde dværge - såsom Proxima b og t
”Hvis vi så solen fra L 98-59, ville transitter fra Jorden og Venus få os til at tro, at planeterne er næsten identiske, men vi ved, at de ikke er det. Vi har stadig mange spørgsmål om, hvorfor Jorden blev beboelig, og Venus ikke. Hvis vi kan finde og studere lignende eksempler omkring andre stjerner, som L 98-59, kan vi potentielt låse nogle af disse hemmeligheder op. ”
Heldigvis har TESS chancen for at observere systemet mange flere gange inden udgangen af måneden. På nuværende tidspunkt overvåger TESS 24 x 96-graders regioner af den sydlige himmel (aka. Sektorer) i 27 dage ad gangen. Når det første observationsår afsluttes i juli, vil L 98-59-systemet have vist sig i syv af de 13 sektorer, der udgør den sydlige himmel.
Man håber, at dette giver astronomer tid til at forfine det, de ved om disse tre bekræftede planeter, og måske at finde flere verdener i det system. I betragtning af at alle tre kredsløb med stjernens ”Venus-zone”, ville alt, der kredser rundt, sandsynligvis være i dens beboelige zone.
Disse observationer vil også gøre en lang vej mod oprettelse af et katalog over klippefilter omkring nærliggende, lyse stjerner. Når James Webb-rumteleskopet (JWST) tager plads i rummet i 2021, bruger det sine avancerede infrarøde billeddannelsesfunktioner til at indsamle information om disse planets atmosfære og karakterisere dem.
Da fire af TRAPPIST-1-verdenerne går i deres stjerners HZ, betragtes de som premierkandidater. Kostovs team antyder, at L 98-59-planeterne også er. Denne kombinerede indsats vil effektivt bringe os et skridt tættere på at afgøre, om der er nogen beboelige planeter i vores kosmiske kvarter.
