Astronomer opdager et multiplanet-system i nærheden

Astronomer ved MIT og andre steder har opdaget et nyt multiplanet-system i vores galaktiske kvarter, der ligger kun 10 parsecs, eller omkring 33 lysår, fra Jorden, hvilket gør det til et af de mest kendte multiplanet-systemer til vores eget.

I hjertet af systemet ligger en lille og sej M-dværgstjerne, ved navn HD 260655, og astronomer har fundet ud af, at den huser mindst to jordbaserede planeter på størrelse med Jorden. De stenede verdener er sandsynligvis ikke beboelige, da deres baner er relativt snævre, hvilket udsætter planeterne for temperaturer, der er for høje til at opretholde flydende overfladevand.

Ikke desto mindre er videnskabsmænd begejstrede for dette system, fordi dens stjernes nærhed og lysstyrke vil give dem et nærmere kig på planeternes egenskaber og tegn på enhver atmosfære, de måtte have.

"Begge planeter i dette system anses hver for at være blandt de bedste mål for atmosfærisk undersøgelse på grund af deres stjernes lysstyrke," siger Michelle Kunimoto, en postdoc ved MITs Kavli Institut for Astrofysik og Rumforskning og en af ​​opdagelsens førende forskere. "Er der en flygtig-rig atmosfære omkring disse planeter? Og er der tegn på vand- eller kulstofbaserede arter? Disse planeter er fantastiske forsøgslejer til disse udforskninger."

Holdet vil præsentere sin opdagelse i dag (15. juni) på mødet i American Astronomical Society i Pasadena, Californien. Teammedlemmer på MIT omfatter Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek og Joel Villaseñor sammen med samarbejdspartnere fra institutioner rundt om i verden.

Datakraft

Det nye planetsystem blev oprindeligt identificeret af NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), en MIT-ledet mission, der er designet til at observere de nærmeste og klareste stjerner og detektere periodiske dyk i lys, der kunne signalere en forbipasserende planet.

I oktober 2021 overvågede Kunimoto, et medlem af MIT's TESS videnskabsteam, satellittens indkommende data, da hun bemærkede et par periodiske dyk i stjernelys, eller transitter, fra stjernen HD 260655.

Hun kørte detektionerne gennem missionens videnskabelige inspektionspipeline, og signalerne blev hurtigt klassificeret som to TESS Objects of Interest eller TOI'er - objekter, der er markeret som potentielle planeter. De samme signaler blev også fundet uafhængigt af Science Processing Operations Center (SPOC), den officielle TESS-planetsøgningspipeline baseret på NASA Ames. Forskere planlægger typisk at følge op med andre teleskoper for at bekræfte, at objekterne faktisk er planeter.

Processen med at klassificere og efterfølgende bekræfte nye planeter kan ofte tage flere år. For HD 260655 blev den proces forkortet betydeligt ved hjælp af arkivdata.

Kort efter Kunimoto havde identificeret de to potentielle planeter omkring HD 260655, så Shporer for at se, om stjernen tidligere blev observeret af andre teleskoper. Som heldet ville have det, blev HD 260655 opført i en undersøgelse af stjerner taget af High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), et instrument, der fungerer som en del af Keck Observatory på Hawaii. HIRES havde overvåget stjernen sammen med en lang række andre stjerner siden 1998, og forskerne var i stand til at få adgang til undersøgelsens offentligt tilgængelige data.

HD 260655 blev også opført som en del af en anden uafhængig undersøgelse af CARMENES, et instrument, der fungerer som en del af Calar Alto Observatory i Spanien. Da disse data var private, nåede teamet ud til medlemmer af både HIRES og CARMENES med det mål at kombinere deres datakraft.

"Disse forhandlinger er nogle gange ret delikate," bemærker Shporer. "Heldigvis blev holdene enige om at arbejde sammen. Denne menneskelige interaktion er næsten lige så vigtig for at få dataene [som de faktiske observationer]."

Planetarisk træk

I sidste ende bekræftede dette samarbejde hurtigt tilstedeværelsen af ​​to planeter omkring HD 260655 på omkring seks måneder.

For at bekræfte, at signalerne fra TESS faktisk kom fra to planeter i kredsløb, kiggede forskerne både HIRES- og CARMENES-data fra stjernen igennem. Begge undersøgelser måler en stjernes gravitationssvingninger, også kendt som dens radiale hastighed.

"Hver planet, der kredser om en stjerne, vil have en lille tyngdekraft på sin stjerne," forklarer Kunimoto. "Det, vi leder efter, er enhver lille bevægelse af den stjerne, der kunne indikere, at et objekt med planetmasse trækker i den."

Fra begge sæt arkivdata fandt forskerne statistisk signifikante tegn på, at de signaler, TESS detekterede, faktisk var to planeter i kredsløb.

"Så vidste vi, at vi havde noget meget spændende," siger Shporer.

Holdet så nærmere på TESS-data for at fastlægge egenskaberne for begge planeter, herunder deres omløbsperiode og størrelse. De fastslog, at den indre planet, kaldet HD 260655b, kredser om stjernen hver 2,8 dag og er omkring 1,2 gange så stor som Jorden. Den anden ydre planet, HD 260655c, kredser hver 5,7 dag og er 1,5 gange så stor som Jorden.

Ud fra de radiale hastighedsdata fra HIRES og CARMENES var forskerne i stand til at beregne planeternes masse, som er direkte relateret til den amplitude, som hver planet trækker i sin stjerne. De fandt ud af, at den indre planet er omkring dobbelt så massiv som Jorden, mens den ydre planet er omkring tre jordmasser. Ud fra deres størrelse og masse vurderede holdet hver planets tæthed. Den indre, mindre planet er lidt tættere end Jorden, mens den ydre, større planet er en smule mindre tæt. Begge planeter er, baseret på deres tæthed, sandsynligvis terrestriske eller stenede i sammensætning.

Forskerne vurderer også, baseret på deres korte baner, at overfladen af ​​den indre planet er stegende 710 kelvin (818 grader Fahrenheit), mens den ydre planet er omkring 560 K (548 F).

"Vi mener, at området uden for den beboelige zone er for varmt til, at flydende vand kan eksistere på overfladen," siger Kunimoto.

"Men der kan være flere planeter i systemet," tilføjer Shporer. "Der er mange multiplanet-systemer, der er vært for fem eller seks planeter, især omkring små stjerner som denne. Forhåbentlig finder vi flere, og en kan være i den beboelige zone. Det er optimistisk tankegang." + Udforsk yderligere

To stenede exoplaneter opdaget omkring den nærliggende stjerne

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.