Planet på størrelse med Sub-Neptun valideret med planetsøgeren i beboelig zone

Et signal, der oprindeligt blev opdaget af Kepler-rumfartøjet, er blevet valideret som en exoplanet ved hjælp af Habitable-zone Planet Finder (HPF), en astronomisk spektrograf bygget af et Penn State-hold og for nylig installeret på 10m Hobby-Eberly Telescope ved McDonald Observatory i Texas. HPF giver de højeste præcisionsmålinger til dato af infrarøde signaler fra nærliggende stjerner med lav masse, og astronomer brugte det til at validere kandidatplaneten ved at udelukke alle muligheder for at forurene signaler med meget høj sandsynlighed. Detaljerne i resultaterne fremgår af Astronomisk Tidsskrift .

Planeten, kaldet G 9-40b, er omtrent dobbelt så stor som Jorden, men sandsynligvis tættere på Neptun i størrelse, og kredser om sin værtsstjerne med lav masse, en M dværgstjerne, kun 100 lysår fra Jorden. Kepler opdagede planeten ved at observere et dyk i værtsstjernens lys, mens planeten krydsede foran – eller passerede – stjernen under dens kredsløb, en tur gennemført hver sjette jorddag. Dette signal blev derefter valideret ved hjælp af præcisionsspektroskopiske observationer fra HPF, udelukker muligheden for en tæt stjerne- eller substellar binær følgesvend. Observationer fra andre teleskoper, inklusive 3,5m teleskopet ved Apache Point Observatory og 3m Shane Telescope ved Lick Observatory, hjalp med at bekræfte identifikationen.

"G 9-40b er blandt de top tyve nærmeste transit planeter kendt, hvilket gør denne opdagelse virkelig spændende, sagde Guðmundur Stefánsson, hovedforfatter af papiret, og en tidligere ph.d. studerende ved Penn State, som i øjeblikket er postdoc ved Princeton University. "Yderligere, på grund af dens store transitdybde, G 9-40b er en fremragende kandidat exoplanet til at studere dens atmosfæriske sammensætning med fremtidige rumteleskoper."

"De spektroskopiske observationer fra HPF gjorde det muligt for os at placere en øvre grænse på 12 jordmasser på planetens masse, " sagde Caleb Cañas, en kandidatstuderende ved Penn State og en forfatter til papiret. "Dette viser, at en planet forårsager fald i lyset fra værtsstjernen, snarere end et andet astrofysisk objekt såsom en baggrundsstjerne. Vi håber at få flere observationer med HPF for præcist at måle dens masse, som vil give os mulighed for at begrænse dens bulksammensætning og skelne mellem en overvejende stenet eller gasrig sammensætning."

HPF blev leveret til 10m Hobby-Eberly Telescope ved McDonald Observatory i slutningen af ​​2017 og startede fuld videnskabelig drift i slutningen af ​​2018. Instrumentet er designet til at detektere og karakterisere planeter i den beboelige zone - området omkring stjernen, hvor en planet kunne opretholde flydende vand på overfladen - omkring nærliggende stjerner med lav masse. En unik egenskab ved HPF er dens præcise spektrale kalibrering med en laserfrekvenskam bygget af samarbejdspartnere ved National Institute of Standards and Technology og University of Colorado Boulder.

"Ved brug af HPF, vi undersøger i øjeblikket de nærmeste stjerner med lav masse – også kaldet M-dværge, som er de mest almindelige stjerner i galaksen - med det mål at opdage exoplaneter i vores stjernekvarter, " sagde Suvrath Mahadevan, professor i astronomi og astrofysik ved Penn State og hovedforsker af HPF-spektrografen.

Ud over de data, der er opnået med HPF, forskerne opnåede endnu en observation af den transiterende planet ved hjælp af 3,5 m teleskopet ved Apache Point Observatory i New Mexico ved hjælp af en fotometrisk teknik og instrumentering udviklet som en del af Stefánssons doktorafhandling. Disse transitobservationer hjalp yderligere med at løse "transitformen" - kurven, der repræsenterer, hvor meget af værtsplanetens lys der er blokeret - hvilket resulterede i mere præcise planetariske parametre. Ud over, Billedobservationer med høj kontrast ved hjælp af 3m Shane Telescope ved Lick Observatory viste, at værtsstjernen var den sande kilde til transitterne.

"Det er spændende at se dette første resultat af HPF-undersøgelsen udkomme. HPF blev bygget fra bunden for at muliggøre præcisionsmålinger for at opdage og bekræfte planeter, " sagde Larry Ramsey, emeritus professor i astronomi og astrofysik ved Penn State.