Formede naturen eller næring Mælkevejene mest almindelige planeter?

En Carnegie-ledet undersøgelse af exoplanetkandidater identificeret af NASA's Transiting Exoplanets Satellite Survey (TESS) lægger grunden til at hjælpe astronomer med at forstå, hvordan Mælkevejens mest almindelige planeter blev dannet og udviklet sig, og afgøre, hvorfor vores solsystems mønster af planetariske baner og størrelser er så usædvanligt.

Carnegies Johanna Teske, Tsinghua University's Sharon Wang (tidligere Carnegie), og Angie Wolfgang (tidligere fra Penn State University og nu på SiteZeus), stod i spidsen for Magellan-TESS Survey (MTS), som er halvvejs gennem sin planlagte treårige varighed. Deres resultater i midten af ​​undersøgelsen, i samarbejde med en stor, international gruppe af forskere, vil blive offentliggjort i Astrophysical Journal Supplement Series .

NASAs Kepler-mission afslørede, at vores galakse vrimler med planeter - opdager tusindvis af bekræftede verdener og forudsiger, at der eksisterer flere milliarder. En af overraskelserne i denne dusør er, at exoplaneter på størrelse med Jorden og Neptun er de hidtil mest almindelige opdagede, på trods af, at der ikke findes nogen i vores eget solsystem. Disse "imellem" planeter ser ud til at komme i to forskellige størrelser - omkring en til 1,7 (superjorde) og omkring to til tre (mini-Neptuner) gange Jordens størrelse - hvilket indikerer forskelligt gasindhold i deres sammensætning.

"Vi ønsker at forstå, om superjord og mini-Neptun var forskellige fra deres tidligste oprindelse, eller om et aspekt af deres udvikling fik dem til at afvige fra hinanden, Teske forklarede. "På en måde, vi håber på at undersøge natur-næringsspørgsmålet for galaksens mest almindelige exoplaneter – blev disse planeter født anderledes, eller adskilte de sig på grund af deres miljø? Eller er det noget midt imellem?"

Undersøgelsen bruger TESS-data og observationer fra Magellan-teleskoperne ved Carnegies Las Campanas-observatorium i Chile til at studere et udvalg af 30 små, relativt kortvarige planetkandidater. TESS-dataene viser fald i lysstyrke, når et objekt passerer foran sin værtsstjerne. Mængden af ​​dæmpning gør det muligt for undersøgelsesteamet at måle radius af en planetkandidat. Denne information er kombineret med observationer indsamlet af Planet Finder Spectrograph ved Las Campanas, der fungerer ved at bruge en teknik kaldet radial hastighedsmetoden, som i øjeblikket er den mest almindelige måde for astronomer at måle massen af ​​individuelle planeter.

Magellan-TESS undersøgelsesteamet er interesseret i samspillet mellem nøglevariabler, der kunne hjælpe astronomer med bedre at karakterisere dannelsesvejene for superjord- og mini-Neptun-planeter. De leder efter tendenser i forholdet mellem en planets masse og dens radius; egenskaberne for dens værtsstjerne, inklusive sammensætning og mængden af ​​energi, den udstråler på planeten; og arkitekturen af ​​det planetsystem, som planeten er medlem af.

"Det underliggende forhold mellem radius og masse for disse små planeter er afgørende for at finde ud af deres generelle sammensætning, via deres samlede tæthed, samt hvor stor variation der er i deres sammensætninger, " forklarede Wolfgang. "At kvantificere denne relation vil hjælpe os med at skelne, om der er én dannelsesvej eller flere veje."

Det, der adskiller denne undersøgelse fra tidligere arbejde, er dens omfang - teamet designede undersøgelsen fra starten for at forsøge at tage højde for skævheder, der kunne skævvride, hvordan resultaterne fortolkes i en bredere sammenhæng. Deres mål er at være i stand til at drage robuste konklusioner om superjord og mini-Neptun planeter som en befolkning, versus blot en samling af 30 individuelle genstande.

Resultaterne i midten af ​​undersøgelsen, som repræsenterer et væsentligt bidrag til antallet af små planeter med kendte masser og radier, allerede antydet beviser for små observationelle selektionsforstyrrelser, der kan have påvirket videnskabsmænds arbejde med massemålinger. MTS kan således udgøre en vigtig ramme for fremtidige undersøgelser af radial hastighed af transiterende planeter.

Ser frem til, den næste halvdel af undersøgelsen vil fokusere på at færdiggøre prøven - dette papir indeholder 22 af de planlagte 30 kandidater - samt at fortsætte med at overvåge alle systemerne for længerevarende planeter, der ikke er opdaget af TESS, for at undersøge systemarkitekturer. Kontrol af indflydelsen af ​​værtsstjernesammensætningen er endnu et næste skridt, siden tidligere arbejde har antydet, at sammensætningen af ​​planeter kan være relateret til sammensætningen af ​​de stjerner, de kredser om.

"Vi håber, at opnåelse af denne multidimensionelle forståelse vil forbedre vores viden om exoplanets evolution væsentligt, og måske forklare hvorfor vores eget solsystem virker usædvanligt, " konkluderede Wang.