Nowy teleskop NASA do poszukiwania planet, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), właśnie znalazł swój pierwszy świat wielkości Ziemi. Chociaż planeta wielkości Ziemi i jej gorący towarzysz sub-Neptuna zostały po raz pierwszy zaobserwowane przez TESS w styczniu 2019 r., Do tej pory trzeba było potwierdzić ich status za pomocą obserwacji naziemnych. Odkrycie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal Letters.
Kiedy planowano TESS, pomysł polegał na znalezieniu najbardziej obiecujących egzoplanet w pobliżu najbliższych i najjaśniejszych gwiazd. Ułatwiłoby to dalsze obserwacje. Naukowcy obliczyli, że w swojej dwuletniej misji TESS znajdzie około 300 egzoplanet wielkości Ziemi lub Super-Ziemi. Znalezienie pierwszego to wielka sprawa.
Zadaniem TESS jest wyszukiwanie egzoplanet, ale nie tylko egzoplanet. Ideą misji było znalezienie mniejszych rozmiarów Ziemi. Poprzednik TESS, teleskop kosmiczny Kepler, znalazł wiele egzoplanet, ale większość z nich była znacznie większa niż Ziemia. Ma to sens, ponieważ łatwiej jest znaleźć większe.
„To tak ekscytujące, że TESS, który został uruchomiony około rok temu, już zmienia zasady gry w polowaniu na planetę”.
Johanna Teske, Carnegie Institution for science.
„To tak ekscytujące, że TESS, który wystartował około rok temu, jest już przełomem w branży polowań na planetę” - powiedziała Johanna Teske z Carnegie Science Institute, która jest drugą autorką artykułu. „Statek kosmiczny bada niebo i współpracujemy ze społecznością monitorującą TESS, aby oznaczyć potencjalnie interesujące cele do dodatkowych obserwacji przy użyciu naziemnych teleskopów i instrumentów.”
Obie te nowo odkryte planety krążą wokół pomarańczowej gwiazdy o głównej sekwencji o nazwie HD 21749, około 53 lat świetlnych od Ziemi i około 70% masy Słońca. Dwie planety są jedynymi znanymi planetami w tym Układzie Słonecznym. Ziemska wielkości nazywa się HD 21749c, a gorąca planeta sub-Neptuna nazywa się HD 21749b.
Carnegie Institute for Science odgrywa ważną rolę w tym odkryciu, ponieważ jest częścią konsorcjum, które prowadzi Obserwatorium Las Campanas w Chile, gdzie znajdują się Teleskopy Magellana. Teleskop Magellana II ma dołączony do niego unikalny instrument o nazwie PFS, czyli Planet Finder Spectrograph, opracowany i pionierski przez naukowców biorących udział w tym badaniu. PFS pomógł potwierdzić te dwie planety, a także zmierzył masę HD 21749b, sub-Neptuna.
Zespół wykorzystał PFS do zweryfikowania odkryć TESS, ponieważ PFS opiera się na metodzie prędkości radialnej, która jest obecnie jedynym sposobem na określenie masy pojedynczej egzoplanety. A jeśli nie znasz masy, nie możesz określić gęstości ani składu planety.
PFS polega na grawitacji do pomiaru masy egzoplanety. Gwiazda, w tym przypadku HD 21749, wywiera silny wpływ na krążące wokół niej planety. Ale grawitacja działa w obie strony. Grawitacyjne przyciąganie planety powoduje lekkie drganie gwiazdy, które PFS może wykryć. Im większy ruch gwiazdy macierzystej, tym bardziej masywna jest planeta.
„PFS jest jednym z niewielu instrumentów na półkuli południowej, które mogą wykonywać tego rodzaju pomiary”, dodał Teske. „Tak więc będzie to bardzo ważna część dalszego charakteryzowania planet znalezionych w misji TESS.”
Różne metody obserwacji pozwalają znaleźć różne typy planet. Każda metoda jest stronnicza na swój sposób, a naukowcy o tym wiedzą i planują. W przypadku TESS został zaprojektowany, aby znaleźć planety, które krążą wokół swojej gwiazdy stosunkowo szybko, zwykle w mniej niż 10 dni. Kiedy się nad tym zastanowisz, zobaczysz dlaczego.
„W grę wchodziło sporo pracy detektywistycznej, a właściwi ludzie byli tam we właściwym czasie”.
Diana Dragomir, główna autorka, Mav's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Jeśli planeta potrzebuje wyjątkowo dużo czasu na okrążenie swojej gwiazdy, jak na przykład Uran, co zajmuje 84 lata na orbicie Słońca, być może będziesz musiał długo wpatrywać się w gwiazdę, którą krąży, zanim będziesz w stanie ją wykryć. Jeśli zajmie to tylko 10 dni, nie musisz długo wiązać się z obserwowaniem zasobów, aby je wykryć.
W tym odkryciu HD 21749b ma najdłuższy jak dotąd okres orbitalny spośród wszystkich egzoplanet TESS, wynoszący około 36 dni. Ze względu na sposób działania TESS utrudniało to rozpoznanie sub-Neptuna w danych.
„W grę wchodziło sporo pracy detektywistycznej i właściwi ludzie byli tam we właściwym czasie”, powiedziała główna autorka Diana Dragomir z Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych MIT w Kavli. „Mieliśmy szczęście i złapaliśmy sygnały, które były naprawdę jasne”.
Sub-Neptun, HD 21749b, ma około 23 razy masę Ziemi, a jego promień jest około 2,7 razy większy od Ziemi. Zmierzona gęstość sugeruje, że planeta nie jest skalista i że ma znaczną atmosferę. Może to pomóc astronomom zrozumieć atmosferę na tego typu planetach.
Ale chociaż odkrycie sub-Neptuna jest ekscytujące z powodów naukowych, to rodzeństwo HD 21749c może być bardziej ekscytujące. Obrót gwiazdy zajmuje zaledwie osiem dni i jest znacznie bliższy wielkości Ziemi. Jednak pomiar masy i gęstości tej planety nie będzie łatwy.
„Pomiar dokładnej masy i składu tak małej planety będzie trudny, ale ważny dla porównania HD 21749c z Ziemią” - powiedziała Sharon Wang, jedna z autorek artykułu. „Zespół PFS Carnegie kontynuuje gromadzenie danych na temat tego obiektu z myślą o tym celu”.
„W przypadku gwiazd, które są bardzo blisko i bardzo jasne, spodziewaliśmy się znalezienia kilkudziesięciu planet wielkości Ziemi”.
Diana Dragomir, główna autorka, Mav's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
TESS pozwoli astronomom na dokonywanie dokładniejszych pomiarów niż Kepler. Dzięki TESS powinni być w stanie zmierzyć masę egzoplanet, skład atmosferyczny i inne właściwości. Chociaż egzoplanety i mniejsze egzoplanety wielkości Ziemi nie są rzadkie w Drodze Mlecznej, wciąż mamy wiele do nauczenia się o nich.
Nie możemy jeszcze dokładnie opisać ich różnorodności. Wciąż jesteśmy na początku, co jest ekscytujące, i to podniecenie rośnie, gdy TESS wykonuje swoją pracę.
„W przypadku gwiazd, które są bardzo blisko i bardzo jasne, spodziewaliśmy się znalezienia nawet kilkudziesięciu planet wielkości Ziemi” - powiedział Dragomir. „I oto jesteśmy - to byłby nasz pierwszy i to kamień milowy dla TESS. Ustanawia ścieżkę poszukiwania mniejszych planet wokół nawet mniejszych gwiazd, a te planety mogą potencjalnie nadawać się do zamieszkania. ”
Źródła:
- Artykuł badawczy: TESS DOSTARCZA SWOJĄ PIERWSZĄ PLANETĘ ZIEMI I CIEPŁĄ SUBTEPTUNE
- Informacja prasowa: TESS znajduje swoją pierwszą planetę o rozmiarach Ziemi
- NASA: strona internetowa TESS
