TESS opdager sin tredje nye planet, med den længste bane endnu

NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, har opdaget en tredje lille planet uden for vores solsystem, Det meddelte forskere i denne uge på det årlige møde i American Astronomical Society i Seattle.

Den nye planet, kaldet HD 21749b, kredser om en lys, nærliggende dværgstjerne omkring 53 lysår væk, i stjernebilledet reticulum, og ser ud til at have den længste omløbsperiode af de tre planeter, der hidtil er identificeret af TESS. HD 21749b rejser rundt om sin stjerne på relativt afslappede 36 dage, sammenlignet med de to andre planeter - Pi Mensae b, en "superjord" med en 6,3-dages kredsløb, og LHS 3844b, en stenet verden, der suser rundt om sin stjerne på kun 11 timer. Alle tre planeter blev opdaget i de første tre måneder af TESS-observationer.

Overfladen af ​​den nye planet er sandsynligvis omkring 300 grader Fahrenheit - relativt kølig, givet dens nærhed til sin stjerne, som er næsten lige så lys som solen.

"Det er den sejeste lille planet, vi kender til omkring en stjerne, så lysende, " siger Diana Dragomir, en postdoc i MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, som førte den nye opdagelse. "Vi ved meget om atmosfærer på varme planeter, men fordi det er meget svært at finde små planeter, der kredser længere fra deres stjerner, og er derfor køligere, vi har ikke været i stand til at lære meget om disse mindre, køligere planeter. Men her var vi heldige og fangede denne, og kan nu studere det mere detaljeret."

Planeten er omkring tre gange så stor som Jorden, hvilket placerer den i kategorien "under-Neptun". Overraskende nok, den er også hele 23 gange så massiv som Jorden. Men det er usandsynligt, at planeten er stenet og derfor beboelig; det er mere sandsynligt lavet af gas, af en slags, der er meget tættere end atmosfærerne i enten Neptun eller Uranus.

"Vi tror, ​​at denne planet ikke ville være så gasformig som Neptun eller Uranus, som for det meste er brint og virkelig hævede, " siger Dragomir. "Planeten har sandsynligvis en tæthed af vand, eller en tyk atmosfære."

Serendipitalt, forskerne har også fundet beviser for en anden planet, selvom det ikke er bekræftet endnu, i det samme planetsystem, med en kortere, 7,8 dages kredsløb. Hvis det er bekræftet som en planet, det kunne være den første planet på størrelse med Jorden opdaget af TESS.

Ud over at præsentere deres resultater på AAS-mødet, forskerne har afleveret et papir til Astrofysiske tidsskriftsbreve .

"Der er noget"

Siden den blev lanceret i april 2018, TESS, en MIT-ledet mission, har overvåget himlen, sektor for sektor, for kortvarige dyk i lyset af omkring 200, 000 nærliggende stjerner. Sådanne dyk repræsenterer sandsynligvis en planet, der passerer foran den stjerne.

Satellitten træner sine fire kameraer ombord på hver sektor i 27 dage, tager lys fra stjernerne i det pågældende segment, før du skifter for at se det næste. I løbet af sin to-årige mission, TESS vil overvåge næsten hele himlen ved at overvåge og sammensætte overlappende skiver af nattehimlen. Satellitten vil bruge det første år på at undersøge himlen på den sydlige halvkugle, før du drejer rundt for at tage den nordlige halvkugles himmel ind.

Missionen har frigivet til offentligheden alle de data, TESS hidtil har indsamlet fra de første tre af de 13 sektorer, som den vil overvåge på den sydlige himmel. Til deres nye analyse, forskerne kiggede disse data igennem, indsamlet mellem 25. juli og 14. okt.

Inden for sektor 1 data, Dragomir identificerede en enkelt transit, eller dyppe, i lyset fra stjernen HD 21749. Da satellitten kun indsamler data fra en sektor i 27 dage, det er svært at identificere planeter med længere kredsløb end den tidsperiode; når en planet passerer rundt igen, satellitten kan have skiftet for at se et andet udsnit af himlen.

For at komplicere sagerne, stjernen i sig selv er relativt aktiv, og Dragomir var ikke sikker på, om den enkelte transit, hun så, var et resultat af en forbipasserende planet eller en stjerneaktivitet. Så hun konsulterede et andet datasæt, indsamlet af High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, eller HARPER, en højpræcisionsspektrograf installeret på et stort jordbaseret teleskop i Chile, som identificerer exoplaneter ved deres gravitationstræk på deres værtsstjerner.

"De havde set på dette stjernesystem for et årti siden og aldrig annonceret noget, fordi de ikke var sikre på, om de så på en planet i forhold til stjernens aktivitet, " siger Dragomir. "Men vi havde denne ene transit, og vidste, at der var noget der."

Stjernedetektiver

Da forskerne så HARPS-dataene igennem, de opdagede et gentagne signal fra HD 21749 hver 36. dag. Fra dette, de vurderede, at hvis de faktisk havde set en transit i TESS-dataene fra sektor 1, så skulle en anden transit dukke op 36 dage senere, i data fra sektor 3. Da disse data blev offentligt tilgængelige, en kortvarig fejl skabte et hul i dataene netop på det tidspunkt, hvor Dragomir forventede, at den anden transit skulle finde sted.

"Fordi der var en afbrydelse i data omkring det tidspunkt, vi så i første omgang ikke en anden transit, og var ret skuffede, " husker Dragomir. "Men vi genudtrak dataene og zoomede ind for at se mere omhyggeligt, og fandt, hvad der lignede enden på en transit."

Hun og hendes kolleger sammenlignede mønsteret med den første fulde transit, de oprindeligt havde opdaget, og fandt et næsten perfekt match - et tegn på, at planeten passerede igen foran sin stjerne, i en 36-dages kredsløb.

"Der var en del detektivarbejde involveret, og de rigtige mennesker var der på det rigtige tidspunkt, " siger Dragomir. "Men vi var heldige, og vi fangede signalerne, og de var virkelig klare."

De brugte også data fra Planet Finder Spectrograph, et instrument installeret på Magellan-teleskopet i Chile, for yderligere at validere deres resultater og begrænse planetens masse og kredsløb.

Når TESS har afsluttet sin toårige overvågning af hele himlen, videnskabsholdet har forpligtet sig til at levere information om 50 små planeter mindre end fire gange Jordens størrelse til astronomisamfundet til yderligere opfølgning, enten med jordbaserede teleskoper eller det fremtidige James Webb-rumteleskop.

"Vi har bekræftet tre planeter indtil videre, og der er så mange flere, der bare venter på, at teleskopet og folk bliver bekræftet, " siger Dragomir. "Så det går rigtig godt, og TESS hjælper os allerede med at lære om mangfoldigheden af ​​disse små planeter."