NASAs nye planetjagtteleskop, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), fandt lige sin første verdensstore verden. Selvom den jordstore planet og dens varme sub-Neptune-ledsager blev først observeret af TESS i januar 2019, er det taget indtil nu at bekræfte deres status med jordbaseret opfølgningsobservationer. Opdagelsen er offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters.
Da TESS var planlagt, var tanken at finde de mest lovende exoplaneter nær de nærmeste og lyseste stjerner. Dette ville gøre opfølgningsobservationer meget lettere. Forskere beregnet, at TESS ville finde omkring 300 jordstørrelser eller superjordiske exoplaneter i sin to-årige mission. Så det er meget at finde den første.
TESS har til opgave at finde exoplaneter, men ikke bare exoplaneter. Ideen bag missionen var at finde de mindre jordstørrelser. TESSs forgænger, Kepler-rumteleskopet, fandt mange eksoplaneter, men de fleste af dem var meget større end Jorden. Det giver mening, da større er lettere at finde.
”Det er så spændende, at TESS, der blev lanceret for næsten et år siden, allerede er en spiludveksler inden for jagtbranchen.”
Johanna Teske, Carnegie Institut for videnskab.
”Det er så spændende, at TESS, der blev lanceret for næsten et år siden, allerede er en spiludveksler inden for jagtbranchen,” sagde Johanna Teske fra Carnegie Science Institute, der er anden forfatter på papiret. ”Rumfartøjet overvåger himlen, og vi samarbejder med TESS-opfølgningssamfundet for at markere potentielt interessante mål for yderligere observationer ved hjælp af jordbaserede teleskoper og instrumenter.
Begge disse nyopdagede planeter kredser rundt om en orange stjerne i hovedsekvensen kaldet HD 21749, omkring 53 lysår fra Jorden og omkring 70% af solens masse. De to planeter er de eneste kendte planeter i det solsystem. Den jordstore størrelse kaldes HD 21749c, og den varme under-Neptune planet kaldes HD 21749b.
Carnegie Institut for Videnskab figurerer fremtrædende i denne opdagelse, fordi de er en del af konsortiet, der driver Las Campanas-observatorium i Chile, hvor Magellan-teleskoper ligger. Magellan II-teleskopet har et unikt instrument knyttet til det kaldet PFS, eller Planet Finder Spectrograph, som blev udviklet af og banebrydende af videnskabsfolk involveret i denne undersøgelse. PFS hjalp med at bekræfte disse to planeter, og den målte også massen af HD 21749b, sub-Neptun.
Holdet brugte PFS til at verificere TESS-opdagelserne, fordi PFS er afhængig af metoden med radial hastighed, som i øjeblikket er den eneste måde at bestemme massen af en individuel exoplanet. Og hvis du ikke kender massen, kan du ikke bestemme planetens densitet eller sammensætning.
PFS er afhængig af tyngdekraften for at måle en eksoplanets masse. Stjernen, i dette tilfælde HD 21749, har en stærk indflydelse på planeterne, der kredser rundt om den. Men tyngdekraften fungerer begge veje. Planetens tyngdekraft giver stjernen en svag vugge, som PFS kan registrere. Jo større veltet af værtsstjernen er, jo mere massiv er planeten.
”PFS er et af de eneste instrumenter på den sydlige halvkugle, der kan udføre disse typer målinger,” tilføjede Teske. ”Så det vil være en meget vigtig del af yderligere karakterisering af planeterne, der findes ved TESS-missionen.”
Forskellige observationsmetoder finder forskellige typer planeter. Hver metode er partisk på sin egen måde, og forskere ved dette og planlægger det. I TESS's tilfælde var det designet til at finde planeter, der kredser om deres stjerne relativt hurtigt, normalt på mindre end 10 dage. Når du tænker over det, kan du se hvorfor.
"Der var ganske noget detektivarbejde involveret, og de rigtige mennesker var der på det rigtige tidspunkt."
Diana Dragomir, hovedforfatter, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Hvis en planet tager en ekstraordinær lang tid at kredse rundt om sin stjerne, som f.eks. Uranus, der tager 84 år at kredse rundt Solen, er du muligvis nødt til at stirre på stjernen, den kredser i lang tid, før du kan registrere den. Hvis det kun tager 10 dage, er du ikke nødt til at binde observationsressourcer i meget længe for at opdage det.
I denne opdagelse, HD 21749b, har den længste orbitalperiode for nogen af TESS-exoplaneterne hidtil, ca. 36 dage. På grund af den måde, TESS fungerer på, gjorde det det vanskeligt at skelne sub-Neptun i dataene.
"Der var ganske noget detektivarbejde involveret, og de rigtige mennesker var der på det rigtige tidspunkt," sagde hovedforfatter Diana Dragomir fra MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. ”Men vi var heldige, og vi fangede signalerne, og de var virkelig klare.”
Sub-Neptun, HD 21749b, har ca. 23 gange Jordens masse, og dens radius er ca. 2,7 gange Jordens. Den målte tæthed antyder, at planeten ikke er stenet, og at den har en betydelig atmosfære. Dette kan hjælpe astronomer med at forstå atmosfærerne på disse planeter.
Men selvom opdagelsen af sub-Neptune er spændende af videnskabelige årsager, er det muligt for søskende HD 21749c at være mere spændende. Det tager kun otte dage at bane rundt stjernen og er meget tættere på jordstørrelsen. Det er dog ikke let at måle denne planets masse og densitet.
”Det er en udfordring at måle den nøjagtige masse og sammensætning af en sådan lille planet, men vigtig for at sammenligne HD 21749c med Jorden,” sagde Sharon Wang, en af forfatterne til avisen. "Carnegies PFS-team fortsætter med at indsamle data om dette objekt med dette mål for øje."
"For stjerner, der er meget tæt på og meget lyse, forventede vi at finde op til et par dusin jordstørrede planeter."
Diana Dragomir, hovedforfatter, MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
TESS giver astronomer mulighed for at foretage mere nøjagtige målinger end Kepler gjorde. Med TESS skal de være i stand til at måle en eksoplanetermasse, atmosfærisk sammensætning og andre egenskaber. Selvom eksoplaneter og mindre eksoplaneter i Jorden ikke er sjældne i Mælkevejen, har vi stadig meget at lære om dem.
Vi kan endnu ikke præcist beskrive deres mangfoldighed. Vi er stadig i begyndelsen, hvilket er spændende, og at spændingen bygger, når TESS gør sit arbejde.
"For stjerner, der er meget tæt på og meget lyse, forventede vi at finde op til et par dusin jordstørrede planeter," sagde Dragomir. ”Og her er vi - dette ville være vores første, og det er en milepæl for TESS. Det sætter vejen for at finde mindre planeter omkring endnu mindre stjerner, og disse planeter kan muligvis være beboelige. ”
Kilder:
- Forskningsartikel: TESS LEVERER DETS FØRSTE JORD-STØRREDE PLANET OG ET VARMT UNDERSYN
- Pressemeddelelse: TESS finder sin første jordstørrede planet
- NASA: TESS hjemmeside
