Ny teknik kunne belyse de tidligste stadier af planetens liv

En ny form for astronomisk observation hjalp med at afsløre den mulige evolutionære historie for en baby Neptun-lignende exoplanet.

At studere en meget ung planet kaldet DS Tuc Ab, et team ledet af Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics, der omfattede seks Carnegie-astronomer - Johanna Teske, Sharon Wang, Stephen Shektman, Paul Butler, Jeff Crane, og Ian Thompson – udviklede et nyt observationsmodelleringsværktøj. Deres arbejde vil blive offentliggjort i Astrofysiske tidsskriftsbreve og repræsenterer første gang, kredsløbshældningen af ​​en planet yngre end 45 millioner år – eller omkring 1/100 af solsystemets alder – er blevet målt.

"Der kan ske mange ting, mellem når en planet dannes, og når vi ser dem, " sagde hovedforfatter George Zhou fra CfA. "Langt de fleste planeter, vi finder, er allerede modne, og vi ved ikke, hvordan de var, da de var unge."

DS Tuc Ab er en varm Neptun, som kredser om en stjerne i et tostjernet system på en kort, otte dages periode i et relativt fladt fly.

"DS Tuc Ab er i en interessant alder, "fordi den roterende skive af gas og støv, hvorfra den dannede sig omkring sin værtsstjerne, er forsvundet, forklarede Ben Montet fra University of New South Wales, som var hovedforfatter til et ledsagende papir, hvor Carnegie-gruppen også var medforfattere, som blev offentliggjort i Astronomisk Tidsskrift og brugte en anden teknik til at studere planeten. "Vi kan se planeten, men vi troede, at den stadig var for ung til, at andre fjerne stjerners kredsløb kunne manipulere dens vej."

DS Tuc Ab blev opdaget i 2019 af Dartmouths Elisabeth Newton og hendes team ved hjælp af data fra NASAs TESS-mission. En parallel opdagelsesartikel blev offentliggjort samme år af videnskabsmænd, National Institute for Astrophysics i Italien.

Kort efter, forskere begyndte at observere planeten ved hjælp af Planet Finder Spectrograph på Magellan Clay Telescope ved Carnegies Las Campanas-observatorium i Chile. Deres mål var at afgøre, om den nydannede planet havde oplevet nogle kaotiske dynamiske interaktioner i sin fortid. Astronomer finder ofte planeter omkring andre stjerner i baner, der er meget anderledes end planeterne i vores eget solsystem. Nogle er blevet fundet i polar, og endda retrograde baner, på grund af slæbebåde fra ydre planeter.

For at besvare dette spørgsmål, forskerne observerede DS Tuc Ab, da den passerede foran sin værtsstjerne for at måle den effekt, som planeten havde på stjernelyset. Hvis planeten blokerede en lige så stor mængde lys, da den passerede hen over stjernens overflade, for eksempel, dette ville indikere en velafstemt bane.

Imidlertid, en overflod af stjernepletter på DS Tuc Abs værtsstjerne gjorde denne måling meget vanskelig. For at bekæmpe disse udfordringer og karakterisere planeten og stjernesystemet, videnskabsmænd udviklede deres nye teknik til at spore den unge planet i dens kredsløb. De opnåede dette ved samtidig at modellere, hvordan planeten blokerede lys hen over stjernens overflade, og hvordan stjernens kølige pletter ændrede det iboende lys, den udsendte.

"Fremadrettet, dette system vil give astronomer mulighed for at udvikle en bedre forståelse af planeter i deres vorden, " sagde Teske. "Vi er især interesserede i, hvordan 'varme Neptunes' bevæger sig eller dannes så tæt på deres værtsstjerner."

Dette har været et mangeårigt astronomisk mysterium, som DS Tuc Ab kan være perfekt positioneret til at hjælpe med at løse. Dens ungdom betyder, at den sandsynligvis ikke dannede sig længere ude og blev sparket tættere på sin vært ved en kollision eller anden ydre kraft. Men dens relativt flade kredsløbshældning indikerer, at den ikke blev trukket ind i denne position af interaktion med sin værtsstjernes ledsager, enten.

"Dette er et meget specielt system, der kunne lære os så meget om de tidligste stadier af, hvordan planetsystemer udvikler sig, " tilføjede Teske.