Indledning af den næste fase af exoplanetopdagelsen

Lige siden videnskabsmænd opdagede den første planet uden for vores solsystem, 51 Pegasi b, det astronomiske felt af exoplaneter er eksploderet, i høj grad takket være Kepler-rumteleskopet. Nu, med den vellykkede lancering af Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), Professor Sara Seager ser en revolution ikke kun i mængden af ​​nye planetdata, der skal analyseres, men også i potentialet for nye videnskabelige opdagelser.

"TESS vil i det væsentlige levere kataloget over alle de bedste planeter til opfølgning, for at observere deres atmosfærer og lære mere om dem, " siger Seager. "Men det ville være umuligt virkelig at beskrive alle de forskellige ting, som folk håber på at gøre med dataene."

For Seager, målet er at gennemsøge overfloden af ​​indkommende TESS-data for at identificere exoplanetkandidater. Ultimativt, hun siger, at hun vil finde de bedste planeter at følge op med atmosfæreundersøgelser for at finde tegn på, at planeten kan være egnet til liv.

"Da jeg kom til MIT for 10 år siden, [MIT-forskere] begyndte at arbejde på TESS, så det var udgangspunktet " sagde Seager, Class of 1941 Professor Chair i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber med ansættelser i afdelingerne for Fysik og Luftfart og Astronautik.

Seager er vicevidenskabsdirektør for TESS, en MIT-ledet NASA Explorer-klasse mission. Hendes legitimationsoplysninger inkluderer banebrydende karakterisering af exoplaneter, især atmosfærer, som danner grundlaget for feltet. Seager er i øjeblikket på jagt efter exoplaneter med tegn på liv, og TESS er næste skridt på den vej.

Indtil nu, videnskabsmænd har bekræftet 3, 717 exoplaneter i 2, 773 systemer. Som en all-sky undersøgelse, TESS vil bygge videre på dette, observere 85 procent af kosmos indeholdende mere end 200, 000 nærliggende stjerner, og forskere forventer at identificere omkring 20, 000 exoplaneter.

"TESS forsøger at tage alt, hvad folk allerede har gjort, og gøre det bedre og gøre det over hele himlen, " siger Seager. Mens denne mission er afhængig af exoplanetjagtteknikker udviklet for år siden, afkastet af dette arbejde bør strække sig langt ud i fremtiden. "TESS er næsten kulminationen på et par årtiers hårdt arbejde, forsøger at stryge rynkerne af, hvordan man finder planeter ved hjælp af transitmetoden. Så, TESS ændrer ikke den måde, vi leder efter planeter på, mere som om det kører på succesbølgen af, hvordan vi allerede har gjort det."

TESS videnskabslederteam har forpligtet sig til at levere mindst 50 exoplaneter med radius mindre end fire gange Jordens sammen med målte masser. Som en del af TESS-missionen, en international indsats for yderligere at karakterisere planetkandidaterne og deres værtsstjerner ned til listen på 50 med målte masser vil være i gang, ved at bruge de bedste jordbaserede teleskoper til rådighed.

For de bedste exoplaneter til opfølgning, Seager sammenligner fotoner, der når satellittens kameraer, med penge:jo flere fotoner du har, des bedre. Derfor, kameraerne er optimeret til nærliggende, klare stjerner. Desuden, kameraerne er kalibreret til at favorisere små, røde M dværgstjerner, omkring hvilke små planeter med en stenet overflade lettere opdages end omkring de større, gule stjerner i solstørrelse. Derudover forskere indstillede satellitten til exoplaneter med kredsløb på mindre end 13 dage, således at to transitter bruges til opdagelse.

Efter 60 dages idriftsættelse, TESS vil begynde videnskabelige operationer og vil sende billeder til Jorden hver måned, og dataminingen begynder. De rå data vil blive sendt til NASA Ames Research Centers Science Processing Operations Center for at blive sat gennem dataanalysepipelinen, som var baseret på Keplers datapipeline. Her, dataloger vil generere kalibrerede pixels, lyskurver, og andre dataprodukter, som vil blive delt med MIT for at evaluere, om et fald i lysstyrken skyldes en planetkandidat eller, som Seager siger, en dataartefakt eller binær stjerne. Holdet vil bestemme størrelsen af ​​disse exoplaneter og perioden for deres kredsløb, til distribution via listen over TESS-objekter af interesse (TOI). Disse oplysninger vil blive offentliggjort og arkiveret på Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) på Space Telescope Science Institute. Parallelt, MIT-gruppen vil analysere deres data og billeder, efterhånden som de kommer ned i det, de kalder "quick-look pipeline", og begynder at markere objekter for at følge op.

TESS Follow-up Observing Program Working Group vil yderligere undersøge, om TOI'erne er planeter, ved at studere værtsstjernerne ved hjælp af billeddannelse fra jord- og rumteleskoper, rekognosceringsspektroskopi og præcis Dopplerspektroskopi. For nogle planeter, opfølgningsteamet vil i sidste ende være i stand til at måle planetens orbitale parametre og masse, sammen med radius, bestemmer planetens tæthed.

Ud over TESS-opfølgningsprogrammet, yderligere observationer vil give data om orbital dynamik, inklusive planet-planet interaktioner, gensidige tilbøjeligheder, måner, og tidevand; atmosfærisk sammensætning og struktur kan udledes gennem studiet af transmissions- og emissionsspektre, albedo, fasefunktionsmålinger.

"Jeg tror lige nu, hvis alt går som planlagt, vores eneste udfordring vil være - det er en god ting - [at] vi vil have så mange data." Men, hun siger, at hun er overbevist om, at "MIT kan gøre et fantastisk stykke arbejde, ikke kun i levering på listen over endelige kandidater, men også i banebrydende ny videnskab."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.