Das neue Planetenjagdteleskop der NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), hat gerade seine erste erdgroße Welt gefunden. Obwohl der erdgroße Planet und sein heißer Sub-Neptun-Begleiter erstmals im Januar 2019 von TESS beobachtet wurden, ist es bisher erforderlich, ihren Status durch bodengestützte Nachbeobachtungen zu bestätigen. Die Entdeckung wird in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Als TESS geplant war, bestand die Idee darin, die vielversprechendsten Exoplaneten in der Nähe der nächsten und hellsten Sterne zu finden. Dies würde die Nachbeobachtung erheblich erleichtern. Wissenschaftler errechneten, dass TESS in seiner zweijährigen Mission etwa 300 Exoplaneten in Erd- oder Supererdengröße finden würde. Den ersten zu finden ist also eine große Sache.
TESS hat die Aufgabe, Exoplaneten zu finden, aber nicht irgendwelche Exoplaneten. Die Idee hinter der Mission war es, die kleineren erdgroßen zu finden. TESS 'Vorgänger, das Kepler-Weltraumteleskop, fand viele Exoplaneten, aber die meisten waren viel größer als die Erde. Das ist sinnvoll, da größere leichter zu finden sind.
"Es ist so aufregend, dass TESS, das vor knapp einem Jahr auf den Markt gebracht wurde, bereits ein Meilenstein in der Planetenjagd ist."
Johanna Teske, Carnegie Institution für Wissenschaft.
"Es ist so aufregend, dass TESS, das vor knapp einem Jahr auf den Markt gebracht wurde, bereits eine entscheidende Rolle in der Planetenjagd spielt", sagte Johanna Teske vom Carnegie Science Institute, die die zweite Autorin des Papiers ist. "Das Raumschiff überblickt den Himmel und wir arbeiten mit der TESS-Follow-up-Community zusammen, um potenziell interessante Ziele für zusätzliche Beobachtungen mit bodengestützten Teleskopen und Instrumenten zu markieren."
Diese beiden neu entdeckten Planeten umkreisen einen orangefarbenen Hauptreihenstern namens HD 21749, ungefähr 53 Lichtjahre von der Erde entfernt und ungefähr 70% der Masse der Sonne. Die beiden Planeten sind die einzigen bekannten Planeten in diesem Sonnensystem. Der erdgroße Planet heißt HD 21749c und der heiße Sub-Neptun-Planet heißt HD 21749b.
Das Carnegie Institute for Science spielt bei dieser Entdeckung eine herausragende Rolle, da es Teil des Konsortiums ist, das das Las Campanas-Observatorium in Chile betreibt, in dem sich die Magellan-Teleskope befinden. An das Magellan II-Teleskop ist ein einzigartiges Instrument angeschlossen, das PFS (Planet Finder Spectrograph), das von Wissenschaftlern entwickelt und entwickelt wurde, die an dieser Studie beteiligt waren. Das PFS half bei der Bestätigung dieser beiden Planeten und maß auch die Masse von HD 21749b, dem Sub-Neptun.
Das Team verwendete das PFS, um die TESS-Entdeckungen zu verifizieren, da das PFS auf der Radialgeschwindigkeitsmethode beruht, die derzeit die einzige Möglichkeit ist, die Masse eines einzelnen Exoplaneten zu bestimmen. Und wenn Sie die Masse nicht kennen, können Sie die Dichte oder Zusammensetzung des Planeten nicht bestimmen.
Das PFS stützt sich auf die Schwerkraft, um die Masse eines Exoplaneten zu messen. Der Stern, in diesem Fall HD 21749, übt einen starken Einfluss auf die Planeten aus, die ihn umkreisen. Aber die Schwerkraft funktioniert in beide Richtungen. Die Anziehungskraft des Planeten verleiht dem Stern ein leichtes Wackeln, das PFS erkennen kann. Je größer das Wackeln des Wirtssterns ist, desto massiver ist der Planet.
"PFS ist eines der wenigen Instrumente auf der südlichen Hemisphäre, die diese Art von Messungen durchführen können", fügte Teske hinzu. "Es wird also ein sehr wichtiger Teil der weiteren Charakterisierung der von der TESS-Mission gefundenen Planeten sein."
Unterschiedliche Beobachtungsmethoden finden unterschiedliche Arten von Planeten. Jede Methode ist auf ihre Weise voreingenommen, und Wissenschaftler wissen dies und planen es. Im Fall von TESS wurde es entwickelt, um Planeten zu finden, die ihren Stern relativ schnell umkreisen, normalerweise in weniger als 10 Tagen. Wenn Sie darüber nachdenken, können Sie sehen, warum.
"Es gab einige Detektivarbeiten, und die richtigen Leute waren zur richtigen Zeit da."
Diana Dragomir, Hauptautorin am Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT
Wenn ein Planet außerordentlich lange braucht, um seinen Stern zu umkreisen, wie zum Beispiel Uranus, der 84 Jahre braucht, um die Sonne zu umkreisen, müssen Sie möglicherweise lange auf den Stern starren, den er umkreist, bevor Sie ihn erkennen können. Wenn es nur 10 Tage dauert, müssen Sie die Beobachtungsressourcen nicht sehr lange binden, um sie zu erkennen.
In dieser Entdeckung hat HD 21749b mit etwa 36 Tagen die längste Umlaufzeit aller TESS-Exoplaneten. Aufgrund der Funktionsweise von TESS war es schwierig, den Sub-Neptun in den Daten zu erkennen.
"Es gab einige Detektivarbeiten, und die richtigen Leute waren zur richtigen Zeit da", sagte die Hauptautorin Diana Dragomir vom Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT. "Aber wir hatten Glück und haben die Signale verstanden, und sie waren wirklich klar."
Der Sub-Neptun HD 21749b hat etwa das 23-fache der Erdmasse und seinen Radius etwa das 2,7-fache der Erdmasse. Die gemessene Dichte deutet darauf hin, dass der Planet nicht felsig ist und eine erhebliche Atmosphäre hat. Dies könnte Astronomen helfen, die Atmosphäre auf diesen Planetentypen zu verstehen.
Obwohl die Sub-Neptun-Entdeckung aus wissenschaftlichen Gründen aufregend ist, könnte das Geschwister HD 21749c aufregender sein. Es dauert nur acht Tage, um den Stern zu umkreisen, und ist der Erdgröße viel näher. Das Messen der Masse und Dichte dieses Planeten wird jedoch nicht einfach sein.
"Die genaue Messung der Masse und Zusammensetzung eines so kleinen Planeten wird schwierig, aber wichtig für den Vergleich von HD 21749c mit der Erde", sagte Sharon Wang, eine der Autoren des Papiers. "Das PFS-Team von Carnegie sammelt weiterhin Daten zu diesem Objekt, um dieses Ziel zu erreichen."
"Für Sterne, die ganz in der Nähe und sehr hell sind, haben wir erwartet, bis zu ein paar Dutzend erdgroße Planeten zu finden."
Diana Dragomir, Hauptautorin am Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT
Mit TESS können Astronomen genauere Messungen durchführen als mit Kepler. Mit TESS sollten sie in der Lage sein, die Masse eines Exoplaneten, die atmosphärische Zusammensetzung und andere Eigenschaften zu messen. Obwohl Exoplaneten und kleinere Exoplaneten in Erdgröße in der Milchstraße nicht selten sind, müssen wir noch viel über sie lernen.
Wir können ihre Vielfalt noch nicht genau beschreiben. Wir stehen noch am Anfang, was aufregend ist, und diese Aufregung nimmt zu, während TESS seine Arbeit erledigt.
"Für Sterne, die ganz in der Nähe und sehr hell sind, haben wir erwartet, bis zu ein paar Dutzend erdgroße Planeten zu finden", sagte Dragomir. "Und hier sind wir - dies wäre unser erster und es ist ein Meilenstein für TESS. Es gibt den Weg vor, kleinere Planeten um noch kleinere Sterne herum zu finden, und diese Planeten können möglicherweise bewohnbar sein. “
Quellen:
- Forschungsbericht: TESS LIEFERT SEINEN ERSTEN ERDGRÖSSENPLANETEN UND EINE WARME UNTERNEPTUNE
- Pressemitteilung: TESS findet seinen ersten erdgroßen Planeten
- NASA: TESS Homepage
