Ile jest egzoplanet? Nie tak dawno temu nie wiedzieliśmy, czy są jakieś. Następnie wykryliśmy kilka wokół pulsarów. Następnie wystrzelono statek kosmiczny Kepler i odkrył on kilka tysięcy innych. Teraz TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) NASA działa, a nowe badanie przewiduje jego odkrycia.
Odkrycia Keplera dały nam lepszy obraz rodzajów i liczby planet w innych układach słonecznych. Ale Kepler miał swoje ograniczenia i własną stronniczość próbkowania ze względu na metody pomiaru. Kepler skupił się także tylko na jednym niewielkim obszarze nieba, który stanowi około 0,25% nieba. Możliwe, ale niekoniecznie prawdopodobne, że mała część nieba, na której skupił się Kepler, nie jest reprezentatywna dla większej próbki.
TESS różni się znacznie od Keplera, szczególnie w obszarze nieba, który obejmuje. Przeprowadzi badanie całego nieba, a nie badanie skupione na niewielkiej części nieba. Nowy łowca planet NASA skupi się również na najjaśniejszych gwiazdach. Jest tak, ponieważ jego głównym celem naukowym jest znalezienie planet większych niż Neptun, które krążą wokół jasnych gwiazd. Gwiazdy muszą być jasne, aby dalsze obserwacje spektroskopowe mogły określić masy planet i składy atmosferyczne.
Mimo, że nie jesteśmy zgodni co do tego, jak często występują egzoplanety pod względem ich wielkości i okresów na orbicie, Kepler pokazał nam, że egzoplanety są powszechne. Większość gwiazd je ma. Ale wiele egzoplanet znalezionych przez Keplera jest bardzo odległych, od setek do tysięcy parseków. Tak szczegółowe obserwacje następcze są trudne do niemożliwego. Ponieważ Tess skupia się na bliższych, jaśniejszych gwiazdach bliżej Ziemi, ułatwiając obserwacje za pomocą innych zakresów, jej wyniki powinny być bardziej reprezentatywne i dokładniejsze w określaniu populacji egzoplanet.
Nowe badanie przeprowadzone przez Thomasa Barclaya z NASA i University of Maryland, Joshua Pepper z Lehigh University i Elisa Quintana z NASA, przewidywało wyniki TESS. Ich praca została opublikowana w The Astrophysical Journal. Trzej badacze wykorzystali to, co wiemy o populacji gwiezdnej i to, co wiemy o populacjach egzoplanet, w połączeniu z trybami obserwacji TESS, aby przedstawić swoje szacunki.
W ich symulacji występują trzy czynniki:
- Symulacja gwiezdnej populacji, którą będzie obserwować TESS.
- Reprezentatywna próbka planet krążących wokół tych gwiazd.
- Prognozowanie liczby wykrytych przez TESS planet.
Ich szacunki nazywane są „symulacją uzysku” i nie jest to pierwszy wymyślony przez astronomów. Ale zanim przejdziemy do liczb, pytanie: dlaczego musimy wcześniej wiedzieć, co znajdzie TESS?
Odpowiedzią na to jest ustalenie, jak mógłby wyglądać program obserwacji uzupełniającej. Astronomowie lubią planować z wyprzedzeniem, ponieważ obserwowanie zasobów jest tak drogie. Nie chcą czekać, aż wszystkie wyniki TESS pojawią się, zanim pomyślą o kolejnych krokach. A może są podekscytowani jak dzieci w historii cukierków. Prawdopodobnie trochę.
Barclay, Pepper i Quintana przeprowadzili symulację 300 razy, aby uzyskać przewidywaną wydajność. Jest wiele szczegółów w ich wynikach związanych z typem gwiazdy na orbicie planet, innym trybie obserwacji używanym do wykrywania, które planety i jak to wszystko odnosi się do obserwacji następczych. Ale w skrócie, oto, co według trzech badaczy TESS znajdzie podczas planowanej dwuletniej misji:
- 14 000 wszystkich egzoplanet
- 2100 z nich będzie mniejszych niż 4 promień Ziemi (4R), 280 z tych mniejszych niż 2R
- 70 nadających się do zamieszkania planet krążących wokół czerwonych karłów, w tym 9 mniejszych niż 2R
- 10 podobnych do Ziemi światów mniejszych niż 2R, które mogą znajdować się w strefie życia gwiazdy takiej jak nasze Słońce
To całkiem ekscytujące. 14 000 egzoplanet, z czego 10 może być światami podobnymi do Ziemi w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy takiej jak Słońce. To nie znaczy, że to właśnie znajdzie TESS, ale powinno to być dobre i intrygujące przybliżenie. Zwłaszcza, że w przeciwieństwie do Keplera egzoplanety TESS są głównymi celami do dalszych obserwacji i charakteryzacji.
To nie jest pierwsza symulacja wydajności dla TESS. Ale ta jest wykonywana z rzeczywistą, a nie symulowaną populacją gwiazd, więc powinna być dokładniejsza. Kolejną symulację plonu z 2015 roku można obejrzeć tutaj, a jedną z 2017 roku tutaj.
Wyniki symulacji pokazują nam, że prawdopodobnie znajdziemy planety podobne do Ziemi w strefach zamieszkałych. Większość z nich będzie krążyć wokół czerwonych karłów, ale niewielka ich liczba powinna znajdować się wokół gwiazd podobnych do Słońca. To jest to, co wszyscy chcą wiedzieć.
Ale może co ważniejsze, te symulacje pokazują nam, że TESS osiągnie swój cel misji: wykrycie dużej liczby planet mniejszych niż Neptuna, które można zbadać w dalszych badaniach w celu ustalenia ich mas i składu atmosferycznego.
W obu przypadkach TESS jest na dobrej drodze, aby zapewnić pewne solidne wyniki.
- Artykuł badawczy: Poprawiona wydajność egzoplanety z tranzytowego satelity do badań egzoplanet (TESS)
- Artykuł badawczy: TRANSITUJĄCY SATELITARNY BADANIE EXOPLANET: SYMULACJE WYKRYWANIA PLANETY I NIEPRAWIDŁOWE POZYTYWY ASTROFIZYCZNE
- Artykuł badawczy: Symulacje wykrywania planet dla kilku możliwych rozszerzonych misji TESS
- Centrum Wsparcia Naukowego NASA TESS
- Przegląd misji NASA Kepler
- Wpis w Wikipedii: TESS
