Forskere, der arbejder med data fra NASAs TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) har fundet en planet, der kredser om to stjerner. Oprindeligt blev systemet identificeret af borgerforskere som et par formørkende binære stjerner uden en planet. Men en praktikant, der kiggede nærmere på disse data, fandt, at de var forkert identificeret.
Praktikantens navn er Wolf Cukier, og han var sommerpraktikant hos NASA's Goddard Space Flight Center, agenturet, der administrerer TESS. Zooniverse-borgerforskere i Planet Hunters TESS-programmet fangede variationer i stjernens lysstyrke i TESS-data og uploadede dem. Cukier undersøgte disse uploads nærmere, da han stødte på dataene fra TOI 1338, et binært stjernesystem omkring 1300 lysår væk i stjernebilledet Pictor.
”Jeg kiggede igennem dataene efter alt det, som de frivillige havde markeret som en formørkende binær, et system, hvor to stjerner kredser rundt om hinanden og fra vores synspunkt formørker hinanden hver bane,” sagde Cukier. ”Cirka tre dage efter min praktikophold så jeg et signal fra et system kaldet TOI 1338. Først troede jeg, at det var en stjerneformørkelse, men timingen var forkert. Det viste sig at være en planet. ”
En circumbinary planet er en, der kredser om to stjerner, og dette er TESS's første. Der er over 20 andre bekræftede dagligstuer og en håndfuld ubekræftede eller tvivlsomme. Denne opdagelse blev præsenteret i en paneldiskussion på American Astronomical Society's årlige møde. Cukier og andre forskere indsendte deres fund i en artikel til et videnskabeligt tidsskrift.
Planeten kaldes TOI 1338 b og det er den eneste planet, vi kender til i systemet. Den er omkring 6,9 gange større end Jorden, som placerer den i mellem Neptune og Saturn til sammenligning. En af stjernerne, den kredser om, er omkring 10% mere massiv end vores sol, mens den anden er køligere og svagere og kun en tredjedel af solens masse. Da TOI 1338 b er på næsten det samme plan som stjernerne, oplever det solformørkelser hver 15. dag.
TESS fungerer ved at registrere planeter, der passerer mellem os og deres stjerner. Hver gang det sker kaldes det en transit. Dets følsomme kameraer kan registrere disse små dråber i lys fra stjernen. TESS er på en to-årig mission for at opdage eksoplaneter ved at studere den samme himmelssektor i 27 dage ad gangen. Dets fokus er at finde jordlignende verdener omkring stjerner i nærheden, som er lettere for andre observatorier og teleskoper at følge op.
Men de fleste af de hidtil opdagede eksoplaneter af TESS og andre planetjægere kredser om en enkelt stjerne. Circumbinaries som TOI 1338 b er vanskeligere at opdage. Begge stjerner i systemet kredser også, hvilket gør det udfordrende at fjerne de forskellige transitter og dips i lyset. I dette tilfælde passerer den mindre stjerne foran den større, hvilket skaber et lignende fald i stjernelys som planetens transit.
”Dette er de typer signaler, som algoritmer virkelig kæmper med.”
Vaselin Kostov, hovedforfatter, SETI Institut og Goddard Space Flight Center
TOI 1338 b's transitter forekommer uregelmæssigt mellem hver 93 og 95 dage, hvilket gør det ikke-periodisk. Og dybden og varigheden af transitterne er også varierende på grund af bevægelsen fra begge stjerner. At sammensætte vanskeligheden er det faktum, at TESS kun kan se planetens transit foran den større stjerne, ikke den mindre.
”Dette er de typer signaler, som algoritmer virkelig kæmper med,” sagde hovedforfatter Veselin Kostov, forskningsvidenskab ved SETI-instituttet og Goddard, der har arbejdet med andre undersøgelser af planlægning på planeter. ”Det menneskelige øje er ekstremt god til at finde mønstre i data, især ikke-periodiske mønstre som dem, vi ser i transitter fra disse systemer.”
Cukier kiggede på transitdataene og var først usikker. Hver transit måtte undersøges individuelt, fordi både planetens transit og transit af den mindre stjerne foran den større producerede lignende dips i stjernelys. Oprindeligt så det ud som om den mindre stjerne forårsagede dipet, men tidspunktet for den stemte ikke overens med en formørkelse. Holdet brugte en softwarepakke kaldet "Eleanor", opkaldt efter hovedpersonen i Carl Sagans "Kontakt", for at hjælpe dem med at forstå, hvad de så.
"Gennem alle dets billeder overvåger TESS millioner af stjerner," sagde medforfatter Adina Feinstein, en kandidatstuderende ved University of Chicago. ”Derfor oprettede vores team eleanor. Det er en tilgængelig måde at downloade, analysere og visualisere transitdata på. Vi designede det med planeter i tankerne, men andre medlemmer af samfundet bruger det til at studere stjerner, asteroider og endda galakser. ”
TESS er ikke den første til at studere TOI 1338. Det er undersøgt fra jorden i radiale hastighedsundersøgelser. Disse arkivdata hjalp teamet med at identificere TOI 1338 b's bane. Ifølge dem vil planetens bane være stabil i de næste 10 millioner år, skønt den fra vores perspektiv vil stoppe med at transittere foran sin stjerne i november 2023. Så i omkring 2031 ser vi transiterne igen takket være vinklen af bane.
Selvom vi kun har identificeret nogle få, kan der være forholdsvis almindelige cirkulærer. De er bare svære at finde, især små, selvom der er større sandsynlighed for, at dagligstuer gennemføres end planeter, der kredser om en enkelt stjerne.
Cirkelære planeter kan have nogle mærkelige egenskaber sammenlignet med planeter, der kredser om en enkelt stjerne. Orbitalegenskaberne ved disse systemer kan være komplekse og dynamiske. Nogle astronomer kalder dem "voldelige."
En af de i 2014, Kepler 413-b, der blev opdaget, har en aksial hældning, der kan variere med så meget som 30% på 11 år. Det er nær den indre kant af den beboelige zone, og dens sæsoner kan svinge vildt. Astronomer, der studerede planeten, observerede tre transitter, der forekommer 66 dages mellemrum. Derefter var der ingen transitter i 800 dage, efterfulgt af yderligere fem transiter, også adskilt med 66 dage hver. Disse huller i transitter får forskere til at tro, at der er mange flere cirkinarier derude, vi observerer bare ikke på det rigtige tidspunkt for at se dem transit.
Binære stjernesystemer er almindelige, og astronomer forventer, at TESS finder hundreder af tusinder mere formørkende binære stjernesystemer under den toårige mission. Baseret på det finder rumfartøjet sandsynligvis mange flere centrale planeter. Som reference fandt Kepler 12 planetariske planeter i 10 formørkede binære stjernesystemer.
Mere:
- Pressemeddelelse: NASAs TESS-mission afslører sin første verden med to stjerner
- Space Magazine: Hubble finder en planet omkring det binære stjernesystem
- Wikipediaindgang: Circumbinary Planets
