NASAs TESS-rumfartøj finder hundredvis af exoplaneter - og er klar til at finde tusindvis flere

Inden for kun 50 lysår fra Jorden, der er omkring 1, 560 stjerner, sandsynligvis kredset af flere tusinde planeter. Omkring tusind af disse ekstrasolare planeter - kendt som exoplaneter - kan være stenede og have en sammensætning, der ligner Jordens. Nogle kan endda rumme liv. Over 99% af disse fremmede verdener forbliver uopdagede - men dette er ved at ændre sig.

Med NASAs nye exoplanet-jæger-rumteleskop TESS, søgningen på hele himlen er i gang efter muligvis beboelige planeter tæt på vores solsystem. TESS – der kredser om Jorden hver 13,7 dag – og jordbaserede teleskoper er klar til at finde hundredvis af planeter i løbet af de næste par år. Dette kunne forvandle astronomers forståelse af fremmede verdener omkring os og give mål til at scanne med næste generations teleskoper for signaturer af livet. Om lidt over et år, TESS har identificeret mere end 1, 200 planetariske kandidater, 29 af dem har astronomer allerede bekræftet som planeter. I betragtning af TESSs unikke evne til samtidig at søge titusindvis af stjerner efter planeter, missionen forventes at give over 10, 000 nye verdener.

Det er spændende tider for astronomer og, især, for dem af os, der udforsker exoplaneter. Vi er medlemmer af planetjagtprojektet EDEN, som også understøtter TESS's arbejde. Vi bruger teleskoper på jorden og i rummet til at finde exoplaneter for at forstå deres egenskaber og potentiale for at rumme liv.

Uopdagede verdener overalt omkring os

Verdener omkring os venter på opdagelse. Tage, for eksempel, Proxima Centauri, en beskeden, svag rød stjerne, usynlig uden teleskop. Det er en af ​​over hundrede milliarder eller deromkring sådanne stjerner i vores galakse, umærkeligt bortset fra dens status som vores nabo. Orbiting Proxima er en fascinerende, men mystisk verden, kaldet Proxmia b, først opdaget i 2016.

Forskere ved overraskende lidt om Proxima b. Astronomer navngiver den første planet opdaget i et system "b". Denne planet er aldrig blevet set med menneskelige øjne eller af et teleskop. Men vi ved, at den eksisterer på grund af sin tyngdekraft på sin værtsstjerne, hvilket får stjernen til at slingre lidt. Denne lille slingre blev fundet i målinger indsamlet af en stor, international gruppe af astronomer fra data taget med flere jordbaserede teleskoper. Proxima b har meget sandsynligt en stenet sammensætning, der ligner Jordens, men højere masse. Den modtager omtrent samme mængde varme, som Jorden modtager fra Solen.

Og det er det, der gør denne planet så spændende:Den ligger i den "beboelige" zone og kan bare have egenskaber, der ligner Jordens, som en overflade, flydende vand, og - hvem ved? - måske endda en atmosfære, der bærer de tydelige kemiske tegn på liv.

NASA's TESS-mission blev lanceret i april 2018 for at gå på jagt efter andre planeter i stort omfang på Jorden, men med en anden metode. TESS leder efter sjældne dæmpende begivenheder, der sker, når planeter passerer foran deres værtsstjerner, blokerer noget stjernelys. Disse transithændelser indikerer ikke kun tilstedeværelsen af ​​planeterne, men også deres størrelser og baner.

At finde en ny transiterende exoplanet er en stor sag for astronomer som os, fordi i modsætning til dem, der findes gennem stjernernes slingre, verdener set i transit kan studeres yderligere for at bestemme deres tætheder og atmosfæriske sammensætninger.

Røde dværgsole

For os, de mest spændende exoplaneter er de mindste, som TESS kan opdage, når de kredser om små stjerner kaldet røde dværge - stjerner med masser af mindre end halvdelen af ​​vores sols masse.

Hvert af disse systemer er unikt. For eksempel, LP 791-18 er en rød dværgstjerne 86 lysår fra Jorden, som TESS fandt to verdener omkring. Den første er en "superjord, "en planet større end Jorden, men sandsynligvis stadig for det meste stenet, og den anden er en "mini-Neptun, " en planet mindre end Neptun, men gas- og isrig. Ingen af ​​disse planeter har modstykker i vores solsystem.

Blandt astronomernes aktuelle favoritter af de nye planeter i stort omfang på Jorden er LHS 3884b, en brændende "varm Jord", der kredser så hurtigt om sin sol, at man på den kunne fejre sin fødselsdag hver 11. time.

Ingen jordlignende verdener endnu

Men hvor jordlignende er planeter på størrelse med Jorden? Løftet om at finde nærliggende verdener til detaljerede undersøgelser giver allerede pote. Et hold astronomer observerede den varme superjord LHS 3884b med Hubble Space Telescope og fandt ud af, at planeten var et forfærdeligt feriested, uden selv en atmosfære. Det er bare en bar sten med temperaturer fra over 700 C (1300 Fahrenheit) ved middagstid til næsten det absolutte nulpunkt (-460 Fahrenheit) ved midnat.

TESS-missionen blev oprindeligt finansieret for to år. Men rumfartøjet er i fremragende form, og NASA forlængede for nylig missionen til 2022, fordoble den tid, TESS skal bruge til at scanne i nærheden, klare stjerner til transitter.

Imidlertid, finding exoplanets around the coolest stars—those with temperatures less than about 2700 C (4900 F)—will still be a challenge due to their extreme faintness. Since ultracool dwarfs provide our best opportunity to find and study exoplanets with sizes and temperatures similar to Earth's, other focused planet searches are picking up where TESS leaves off.

The worlds TESS can't find

In May 2016, a Belgian-led group announced the discovery of a planetary system around the ultracool dwarf they christened TRAPPIST-1. The discovery of the seven transiting Earth-sized exoplanets in the TRAPPIST-1 system was groundbreaking.

It also demonstrated how small telescopes—relative to the powerful behemoths of our age—can still make transformational discoveries. With patience and persistence, the TRAPPIST telescope scanned nearby faint, red dwarf stars from its high-mountain perch in the Atacama desert for small, telltale dips in their brightnesses. Til sidst, it spotted transits in the data for the red dwarf TRAPPIST-1, which—although just 41 light-years away—is too faint for TESS's four 10-cm (4-inch) diameter lenses. Its Earth-sized worlds would have remained undiscovered had the TRAPPIST team's larger telescope not found them.

Two projects have upped up the game in the search for exo-Earth candidates around nearby red dwarfs. The SPECULOOS team installed four robotic telescopes—also in the Atacama desert—and one in the Northern Hemisphere. Our Exoearth Discovery and Exploration Network – Project EDEN – uses nine telescopes in Arizona, Italien, Spain and Taiwan to observe red dwarf stars continuously.

The SPECULOOS and EDEN telescopes are much larger than TESS's small lenses and can find planets around stars too faint for TESS to study, including some of the transiting Earth-sized planets closest to us.

The decade of new worlds

The next decade is likely to be remembered as the time when we opened our eyes to the incredible diversity of other worlds. TESS is likely to find between 10, 000 og 15, 000 exoplanet candidates by 2025. By 2030, the European Space Agency's GAIA and PLATO missions are expected to find another 20, 000-35, 000 planets. GAIA will look for stellar wobbles introduced by planets, while PLATO will search for planetary transits as TESS does.

Imidlertid, even among the thousands of planets that will soon be found, the exoplanets closest to our solar system will remain special. Many of these worlds can be studied in great detail—including the search for signs of life. Discoveries of the nearest worlds also represent major steps in humanity's progress in exploring the universe we live in. After mapping our own planet and then the solar system, we now turn to nearby planetary systems. Perhaps one day Proxima b or another nearby world astronomers have yet to find will be the target for interstellar probes, like Project Starshot, or even crewed starships. But first we've got to put these worlds on the map.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.