Ny exoplanet er den mindste, der skal måles præcist

Jordboerne har længe dagdrømt om fjerne planeter, men først for nylig har videnskabsmænd været i stand til at identificere tusindvis af nye exoplaneter – og lære mere og mere om, hvordan de ser ud.

Det seneste:en ny exoplanet opdaget af NASA's Kepler-rumfartøj i stjernebilledet Kræften. Takket være god timing og planetens ulige kredsløbsmønster, forskere fra University of Chicago var i stand til at beregne dens masse mere præcist end nogen anden planet, så lille til dato.

"Det var fuldstændig uventet - først troede vi, at der var noget galt med dataene, men da vi så nærmere på det, det var super tydeligt, " sagde kandidatstuderende Aaron Hamann, den første forfatter på papiret. "Der går to planeter rundt om denne stjerne, og de handler meget stærkt på hinanden, som giver os mulighed for at beregne deres masser med rekordstor præcision."

Lanceret i marts 2009, Kepler-missionen blev designet til at lede specifikt efter exoplaneter - planeter, der kredser om stjerner i fjerne systemer, hvoraf nogle kan rumme liv. Forskere gennemsøger dens data, leder efter anomalier omkring fjerne stjerner, der kan indikere planeter. Dette var missionen for en gruppe videnskabsmænd fra University of Chicago, der arbejdede med Assoc. Prof. Daniel Fabrycky, en jæger af mærkelige exoplaneter – bl.a. han har vejet planeter i komplekse systemer, der indeholder fem til syv planeter, og drillede de orbitale interaktioner af fire planeter låst i kredsløb tættere sammen end noget andet system.

Fjerne planeter er for små til at se med teleskoper, så en primær måde, som sådanne exoplanetjægere søger efter dem, er ved at bemærke en meget lille dæmpning af en stjernes lys, når en planet passerer foran den. Da Kepler først så på den seje stjerne kaldet K2-146, som ligger omkring 258 lysår væk, videnskabsmænd så en planet lave et uregelmæssigt dæmpningsmønster. Men at undersøge dataene fra Keplers anden og tredje omgang år senere, holdet bekræftede, at uregelmæssigheden var forårsaget af en anden planet.

Dette andet, mindre exoplanet cirklede og trak på den første planets bane. Når de to exoplaneter passerer hinanden, de speeder lidt op:"En mini slingshot effekt, " sagde Hamann. (Der er en parallel i vores eget solsystem. Neptun blev opdaget på samme måde, Fabrycky sagde:Forskere lagde mærke til, at Uranus kredsede mærkeligt og udledte, at en ny planet var ansvarlig - hvilket førte til Neptuns direkte opdagelse.)

Men K2-146's planeter er ekstreme blandt de kendte exoplaneter, sagde forskerne. Begge planeter glider rundt om solen i løbet af få dage:3,99 dage for de større, 2,66 for de mindre, gennemsnitlig. "Fordi de har korte omløbsperioder og gravitationseffekterne er stærke, kredsløbet ændrer sig dramatisk, mens vi ser det, " forklarede Fabrycky.

"For at give dig en fornemmelse af det, vores år har altid 365 dage, men disse planeter vil have år, der er væsentligt kortere eller længere, " sagde Hamann. "Det ville være, som om din fødselsdag nogle gange ville komme næsten en måned tidligere eller senere, end du normalt ville forvente."

De havde ikke set den anden planet tydeligt i den første passage, da den ikke var foran stjernen på det rigtige tidspunkt, men i andet og tredje gang, de to planeters dans havde fået dem til at skifte, så begge var tydeligt synlige.

Asst. Prof. Leslie Rogers, som har specialiseret sig i at afkode sammensætningen af ​​exoplaneter, hjalp dem med at gætte, at planeterne kan have en klippekerne med en betydelig gasatmosfære, der er tyk nok til at blokere for sollys. Normalt ville planeter så tæt på deres sole have fået atmosfæren fjernet af fotoner. (Ingen planet er beboelig, forskerne sagde:Temperaturerne løber sandsynligvis tæt på 600 grader Fahrenheit.)

Yderligere forstærker videnskabsmænds held og lykke, Kepler kiggede tilfældigvis på systemet på nøglepunkter under transitterne. "Vi fangede det på det perfekte tidspunkt, så vi kunne måle det med en præcision på 3 %, selvom vi så på det i en relativt kort periode, " sagde Hamann.

"Du har brug for en planets masse for at forstå dens tyngdekraft, så at have sådan en nøjagtig masse hjælper os med at fortolke, hvordan atmosfæren skal se ud, " sagde UChicago NASA Sagan Fellow og medforfatter Benjamin Montet.

Forskerne sagde, at opdagelsen har betydning for, hvordan man leder søgninger efter fremtidige exoplaneter, såsom NASA's nye exoplanetmission, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som er i kredsløb nu.

"Dette er en god påmindelse, især som TESS fortsætter, at hvis du tjekker tilbage på et system to år senere, du kan lære en hel del, " sagde Fabrycky. "Der er masser af andre planeter, der gemmer sig som denne."