Astronomer afslører beviser for, at der kan være mange flere planeter på størrelse med Jorden end tidligere antaget

Nogle exoplanetsøgninger kan mangle næsten halvdelen af ​​de planeter på størrelse med Jorden omkring andre stjerner. Nye resultater fra et hold, der bruger det internationale Gemini-observatorium og WIYN 3,5-meter-teleskopet ved Kitt Peak National Observatory, tyder på, at verdener på størrelse med Jorden kan lurer uopdaget i binære stjernesystemer, skjult i deres forældrestjernes skær. Da omkring halvdelen af ​​alle stjerner er i binære systemer, det betyder, at astronomer kan mangle mange verdener på størrelse med Jorden.

Planeter på størrelse med jorden kan være meget mere almindelige end tidligere indset. Astronomer, der arbejder ved NASA Ames Research Center, har brugt tvillingteleskoperne fra det internationale Gemini Observatory, et program fra NSF's NOIRLab, at fastslå, at mange planet-værtsstjerner identificeret af NASA's TESS exoplanet-jagtmission faktisk er par stjerner – kendt som binære stjerner – hvor planeterne kredser om en af ​​stjernerne i parret. Efter at have undersøgt disse binære stjerner, holdet har konkluderet, at planeter på størrelse med Jorden i mange tostjernede systemer kan forblive ubemærket ved transitsøgninger som TESS's, som leder efter ændringer i lyset fra en stjerne, når en planet passerer foran den. Lyset fra den anden stjerne gør det sværere at opdage ændringerne i værtsstjernens lys, når planeten passerer.

Holdet startede med at forsøge at afgøre, om nogle af exoplanetværtsstjernerne identificeret med TESS faktisk var ukendte binære stjerner. Fysiske par af stjerner, der er tæt på hinanden, kan forveksles med enkelte stjerner, medmindre de observeres i ekstrem høj opløsning. Så holdet henvendte sig til begge Gemini-teleskoper for at inspicere en prøve af exoplanetværtsstjerner i omhyggelige detaljer. Ved at bruge en teknik kaldet speckle imaging, astronomerne tog ud for at se, om de kunne få øje på uopdagede stjernekammerater.

Ved at bruge 'Alopeke og Zorro instrumenterne på Gemini North og South teleskoperne i Chile og Hawai'i, henholdsvis, holdet observerede hundredvis af nærliggende stjerner, som TESS havde identificeret som potentielle exoplanetværter. De opdagede, at 73 af disse stjerner virkelig er binære stjernesystemer, der havde optrådt som enkelte lyspunkter, indtil de blev observeret i højere opløsning med Tvillingerne. "Med Gemini Observatorys 8,1 meter teleskoper, vi opnåede ekstremt højopløselige billeder af exoplanetværtsstjerner og detekterede stjerneledsager ved meget små adskillelser, " sagde Katie Lester fra NASAs Ames Research Center, der ledede dette arbejde.

Lesters hold undersøgte også yderligere 18 binære stjerner, der tidligere er fundet blandt TESS exoplanet-værter ved hjælp af NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) på WIYN 3,5-meter teleskopet ved Kitt Peak National Observatory, også et program fra NSF's NOIRLab.

Efter at have identificeret de binære stjerner, holdet sammenlignede størrelserne af de opdagede planeter i de binære stjernesystemer med dem i enkeltstjernesystemer. De indså, at TESS-rumfartøjet fandt både store og små exoplaneter, der kredsede om enkeltstjerner, men kun store planeter i binære systemer.

Disse resultater antyder, at en population af planeter på størrelse med Jorden kunne lure i binære systemer og forblive uopdaget ved hjælp af transitmetoden, der anvendes af TESS og mange andre planetjagtteleskoper. Nogle videnskabsmænd havde mistanke om, at transitsøgninger muligvis manglede små planeter i binære systemer, men det nye studie giver observationsstøtte til at bakke det op og viser, hvilke størrelser af exoplaneter der er påvirket.

"Vi har vist, at det er sværere at finde planeter på størrelse med Jorden i binære systemer, fordi små planeter farer vild i blændingen fra deres to forældrestjerner, " sagde Lester. "Deres transitter er 'udfyldt' af lyset fra ledsagerstjernen, " tilføjede Steve Howell fra NASAs Ames Research Center, der leder pletter-billeddannelsesindsatsen og var involveret i denne forskning.

"Since roughly 50% of stars are in binary systems, we could be missing the discovery of—and the chance to study—a lot of Earth-like planets, " Lester concluded.

The possibility of these missing worlds means that astronomers will need to use a variety of observational techniques before concluding that a given binary star system has no Earth-like planets. "Astronomers need to know whether a star is single or binary before they claim that no small planets exist in that system, " explained Lester. "If it's single, then you could say that no small planets exist. But if the host is in a binary, you wouldn't know whether a small planet is hidden by the companion star or does not exist at all. You would need more observations with a different technique to figure that out."

Som en del af deres studie, Lester and her colleagues also analyzed how far apart the stars are in the binary systems where TESS had detected large planets. The team found that the stars in the exoplanet-hosting pairs were typically farther apart than binary stars not known to have planets. This could suggest that planets do not form around stars that have close stellar companions.

"This speckle imaging survey illustrates the critical need for NSF telescope facilities to characterize newly discovered planetary systems and develop our understanding of planetary populations, " said National Science Foundation Division of Astronomical Sciences Program Officer Martin Still.

"This is a major finding in exoplanet work, " Howell commented. "The results will help theorists create their models for how planets form and evolve in double-star systems."