NASA's nieuwe planeetjacht-telescoop, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), heeft zojuist zijn eerste wereldgrote aarde gevonden. Hoewel de planeet ter grootte van de aarde en haar hete sub-Neptunus-metgezel voor het eerst werden waargenomen door TESS in januari 2019, duurt het tot nu toe om hun status te bevestigen met op de grond gebaseerde vervolgwaarnemingen. De ontdekking is gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
Toen TESS gepland was, was het idee om de meest veelbelovende exoplaneten te vinden in de buurt van de dichtstbijzijnde en helderste sterren. Dit zou vervolgwaarnemingen veel gemakkelijker maken. Wetenschappers berekenden dat TESS tijdens zijn tweejarige missie ongeveer 300 exoplaneten ter grootte van de aarde of superaarde zou vinden. Dus de eerste vinden is een groot probleem.
TESS heeft de taak om exoplaneten te vinden, maar niet zomaar exoplaneten. Het idee achter de missie was om de kleinere op aarde te vinden. De voorganger van TESS, de Kepler-ruimtetelescoop, vond veel exoplaneten, maar de meeste waren veel groter dan de aarde. Dat is logisch, omdat grotere gemakkelijker te vinden zijn.
"Het is zo opwindend dat TESS, dat ongeveer een jaar geleden werd gelanceerd, al een game-changer is in de planeetjacht."
Johanna Teske, Carnegie Instituut voor wetenschap.
"Het is zo opwindend dat TESS, dat ongeveer een jaar geleden werd gelanceerd, al een game-changer is in de wereld van de planeetjacht", zegt Johanna Teske van het Carnegie Science Institute, de tweede auteur op papier. "Het ruimtevaartuig onderzoekt de lucht en we werken samen met de TESS-follow-upgemeenschap om potentieel interessante doelen te markeren voor aanvullende waarnemingen met behulp van telescopen en instrumenten op de grond."
Beide nieuw ontdekte planeten draaien rond een oranje hoofdreeksster genaamd HD 21749, ongeveer 53 lichtjaar van de aarde en ongeveer 70% van de massa van de zon. De twee planeten zijn de enige bekende planeten in dat zonnestelsel. De Aarde heet HD 21749c en de hete sub-Neptunusplaneet heet HD 21749b.
Het Carnegie Institute for Science speelt een prominente rol in deze ontdekking omdat ze deel uitmaken van het consortium dat de Las Campanas Observatory in Chili exploiteert, waar de Magellan-telescopen zich bevinden. De Magellan II-telescoop heeft een uniek instrument eraan vastgemaakt, de PFS of Planet Finder Spectrograph, die is ontwikkeld en ontwikkeld door wetenschappers die bij deze studie betrokken waren. De PFS hielp deze twee planeten te bevestigen en mat ook de massa van HD 21749b, de sub-Neptunus.
Het team gebruikte de PFS om de ontdekkingen van TESS te verifiëren, omdat de PFS vertrouwt op de radiale snelheidsmethode, wat momenteel de enige manier is om de massa van een individuele exoplaneet te bepalen. En als je de massa niet kent, kun je de dichtheid of samenstelling van de planeet niet bepalen.
De PFS is afhankelijk van de zwaartekracht om de massa van een exoplaneet te meten. De ster, in dit geval HD 21749, oefent een sterke invloed uit op de planeten die eromheen draaien. Maar zwaartekracht werkt in beide richtingen. De zwaartekracht van de planeet veroorzaakt een lichte wiebeling aan de ster, die PFS kan detecteren. Hoe groter de schommeling van de gastster, hoe groter de planeet.
"PFS is een van de weinige instrumenten op het zuidelijk halfrond die dit soort metingen kan uitvoeren", voegde Teske toe. "Het zal dus een zeer belangrijk onderdeel zijn van het verder karakteriseren van de planeten die door de TESS-missie zijn gevonden."
Verschillende observatiemethoden vinden verschillende soorten planeten. Elke methode is op zijn eigen manier bevooroordeeld, en wetenschappers weten dit en plannen het. In het geval van TESS was het ontworpen om planeten te vinden die relatief snel om hun ster cirkelen, meestal in minder dan 10 dagen. Als je erover nadenkt, kun je zien waarom.
'Er was nogal wat detectivewerk bij betrokken en de juiste mensen waren er op het juiste moment.'
Diana Dragomir, hoofdauteur, MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Als het een buitengewoon lange tijd duurt voordat een planeet om zijn ster draait, zoals Uranus, die er 84 jaar over doet om rond de zon te draaien, dan moet je misschien lang naar de ster rond de aarde kijken voordat je hem kunt detecteren. Als het slechts 10 dagen duurt, hoef je niet lang te observeren met bronnen om het te detecteren.
In deze ontdekking heeft HD 21749b de langste omlooptijd van alle TESS-exoplaneten tot nu toe, ongeveer 36 dagen. Door de manier waarop TESS werkt, was het daardoor moeilijk om de sub-Neptunus in de gegevens te onderscheiden.
"Er was nogal wat detectivewerk bij betrokken, en de juiste mensen waren er op het juiste moment", zegt hoofdauteur Diana Dragomir van het MIT-Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. 'Maar we hadden geluk en we vingen de signalen en ze waren echt duidelijk.'
De sub-Neptunus, HD 21749b, heeft ongeveer 23 keer de massa van de aarde en de straal is ongeveer 2,7 keer die van de aarde. De gemeten dichtheid suggereert dat de planeet niet rotsachtig is en een substantiële atmosfeer heeft. Dit kan astronomen helpen de atmosfeer op dit soort planeten te begrijpen.
Maar hoewel de ontdekking van sub-Neptunus om wetenschappelijke redenen spannend is, is de broer of zus HD 21749c misschien spannender. Het duurt slechts acht dagen om de ster te laten draaien en komt veel dichter bij de grootte van de aarde. Het meten van de massa en dichtheid van deze planeet zal echter niet eenvoudig zijn.
"Het meten van de exacte massa en samenstelling van zo'n kleine planeet zal een uitdaging zijn, maar belangrijk voor het vergelijken van HD 21749c met de aarde", zegt Sharon Wang, een van de auteurs van het artikel. "Carnegie's PFS-team blijft gegevens verzamelen over dit object met dit doel voor ogen."
"Voor sterren die heel dichtbij en heel helder zijn, verwachtten we een paar dozijn planeten ter grootte van de aarde te vinden."
Diana Dragomir, hoofdauteur, MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research
Met TESS kunnen astronomen nauwkeurigere metingen uitvoeren dan Kepler. Met TESS zouden ze in staat moeten zijn om de massa van een exoplanet, de atmosferische samenstelling en andere eigenschappen te meten. Hoewel exoplaneten en kleinere exoplaneten ter grootte van de aarde niet zeldzaam zijn in de Melkweg, moeten we er nog veel over leren.
We kunnen hun diversiteit nog niet nauwkeurig beschrijven. We staan nog aan het begin, wat opwindend is, en die opwinding neemt toe naarmate TESS zijn werk doet.
"Voor sterren die heel dichtbij en heel helder zijn, verwachtten we een paar dozijn planeten ter grootte van de aarde te vinden", zei Dragomir. "En hier zijn we - dit zou onze eerste zijn, en het is een mijlpaal voor TESS. Het zet de weg voor het vinden van kleinere planeten rond nog kleinere sterren, en die planeten kunnen mogelijk bewoonbaar zijn. '
Bronnen:
- Onderzoeksartikel: TESS LEVERT ZIJN EERSTE AARDE-PLANEET EN EEN WARME SUB-NEPTUNE
- Persbericht: TESS vindt zijn eerste planeet op aarde
- NASA: TESS Homepagina
