Hvor mange exoplaneter er der? For ikke så længe siden vidste vi ikke, om der var nogen. Derefter opdagede vi et par omkring pulsarer. Derefter blev Kepler-rumfartøjet lanceret, og det opdagede et par tusinde til. Nu er NASAs TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) operationel, og en ny undersøgelse forudsiger dens resultater.
Kepler-fundene gav os en bedre idé om typerne og antallet af planeter i andre solsystemer. Men Kepler havde sine begrænsninger og sin egen sampling bias på grund af dens målemetoder. Kepler fokuserede også kun på et lille område af himlen, der omfattede omkring 0,25% af himlen. Det er muligt, men ikke nødvendigvis sandsynligt, at den lille del af himlen, som Kepler fokuserede på, ikke er repræsentativ for en større prøve.
TESS er meget anderledes end Kepler, især i det himmelområde, det dækker. Den vil udføre en undersøgelse med alle himmel i stedet for en undersøgelse, der fokuserer på en lille del af himlen. NASAs nye planetjæger vil også fokusere på de lyseste stjerner. Det skyldes, at dets primære videnskabelige mål er at finde planeter, der er større end Neptun, der kredser om lyse stjerner. Stjernerne skal være lyse, så opfølgende spektroskopiske observationer kan bestemme planetmasser og atmosfæriske sammensætninger.
Selvom vi ikke har enighed om, hvor almindelige eksoplaneter er med hensyn til deres størrelse og orbitalperioder, viste Kepler os, at eksoplaneter er almindelige. De fleste stjerner har dem. Men mange af de exoplaneter, som Kepler fandt, er ekstremt fjernt fra hundreder til tusinder af parsecs væk. Så detaljerede opfølgningsobservationer er vanskelige til umulige. Da Tess fokuserer på tættere, lysere stjerner tættere på Jorden, hvilket gør opfølgningsobservationer med andre ‘scopes lettere’, bør dens resultater være mere repræsentative og mere præcise til bestemmelse af exoplanetpopulationer.
En ny undersøgelse fra Thomas Barclay fra NASA og University of Maryland, Joshua Pepper ved Lehigh University og Elisa Quintana fra NASA, har forudsagt TESS's resultater. Deres papir blev offentliggjort i The Astrophysical Journal. De tre forskere brugte det, vi ved om den stellarpopulation, og hvad vi ved om exoplanetpopulationer, kombineret med TESS's observationsformer, til at komme med deres estimater.
Der er tre faktorer i deres simulering:
- En simulering af den stellarpopulation, som TESS vil observere.
- En repræsentativ prøve af planeter, der kredser rundt om disse stjerner.
- En forudsigelse af, hvor mange af disse planeter TESS vil registrere.
Deres skøn kaldes en "udbytssimulering", og det er ikke den første, som astronomer er kommet med. Men inden vi kommer til tallene, et spørgsmål: Hvorfor skal vi vide på forhånd, hvad TESS vil finde?
Svaret på det er at få et forspring på, hvordan et opfølgende observationsprogram kan se ud. Astronomer kan godt lide at planlægge fremad, da det at kigge efter ressourcer er så kært. De ønsker ikke at vente til alle resultater fra TESS er inden de tænker over de næste trin. Eller måske er de bare begejstrede som børn i en slik historie. Lidt af begge, sandsynligvis.
Barclay, Pepper og Quintana kørte deres simulering 300 gange for at komme med deres forventede udbytte. Der er en masse detaljer i deres resultater relateret til den type stjerne, planeterne går i kredsløb, den forskellige observationsmetode, der bruges til at registrere, hvilke planeter, og hvordan det hele relaterer til opfølgningsobservationer. Men i en mere kort form, her er hvad de tre forskere tror, TESS vil finde i løbet af sin planlagte to-årige mission:
- 14.000 samlede exoplaneter
- 2100 af dem vil være mindre end 4 Jordradius (4R), 280 af dem mindre end 2R
- 70 beboelige planeter, der kredser rundt om røde dværgstjerner, hvoraf 9 er mindre end 2R
- 10 jordlignende verdener mindre end 2R, som kunne være i en beboelig zone af en stjerne som vores sol
Det er en temmelig spændende træk. 14.000 exoplaneter, hvoraf 10 kunne være jordlignende verdener i den beboelige zone af en stjerne som Solen. Det betyder ikke, det er, hvad TESS vil finde, men det skal være en god tilnærmelse og en spændende. Især da TESS's exoplaneter, i modsætning til Kepler, er de vigtigste mål for yderligere observation og karakterisering.
Dette er ikke den første udbytsimulering for TESS. Men denne er udført med en reel snarere end simuleret stjernepopulation, så den burde være mere nøjagtig. En anden udbytssimulering fra 2015 kan ses her og en fra 2017 her.
Simuleringsudbytterne viser os, at vi sandsynligvis finder jordlignende planeter i beboelige zoner. De fleste af dem er i bane rundt om røde dværge, men et lille antal bør være omkring sollignende stjerner. Dette er, hvad alle vil vide.
Men måske vigtigere er, at disse simuleringer viser os, at TESS vil opfylde sit mission mål: at opdage en overflod af planeter, der er mindre end Neptun, som kan undersøges i opfølgningsundersøgelser for at bestemme deres masser og atmosfæriske makeups.
I begge tilfælde er TESS på banen for at levere nogle solide resultater.
- Forskningsartikel: Et revideret exoplanetudbytte fra den transiterende exoplanetundersøgelsessatellit (TESS)
- Forskningsartikel: DEN TRANSITERENDE EXOPLANET-UNDERSØGELSESATELLITE: SIMULATIONER AF PLANETDETEKTIONER OG ASTROFYSISKE FALSKE POSITIVER
- Forskning Paper: Planet Detection Simulations for adskillige mulige TESS udvidede missioner
- NASA TESS Science Support Center
- NASA Kepler Mission Oversigt
- Wikipediaindgang: TESS
