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, hat es bis jetzt gedauert, ihren Status mit bodengestützten Folgebeobachtungen zu bestätigen. Die Entdeckung wird veröffentlicht in Die Briefe des Astrophysikalischen Journals.
Als TESS geplant wurde, war die Idee, die vielversprechendsten Exoplaneten in der Nähe der nächsten und hellsten Sterne zu finden. Dies würde Folgebeobachtungen erheblich erleichtern. Wissenschaftler berechneten, dass TESS etwa 300 erdgroße oder Super-Erd-Größe Exoplaneten in seiner zweijährigen Mission. Das erste 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, finde die kleineren erdgroßen . Der Vorgänger von TESS, das Weltraumteleskop Kepler, fand viele Exoplaneten, aber die meisten waren viel größer als die Erde. Das macht Sinn, da größere leichter zu finden sind.
„Es ist so aufregend, dass TESS, das vor knapp einem Jahr auf den Markt kam, bereits ein Game-Changer in der Planetenjagd ist.“
Johanna Teske, Carnegie Institution for Science.
„Es ist so aufregend, dass TESS, das vor knapp einem Jahr auf den Markt kam, bereits ein Game-Changer im Geschäft mit der Planetenjagd ist“, sagte Johanna Teske vom Carnegie Science Institute, die Zweitautorin des Papiers ist. „Die Raumsonde vermisst 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, etwa 53 Lichtjahre von der Erde entfernt und etwa 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 Magellan-Teleskope liegen. An dem Magellan-II-Teleskop ist ein einzigartiges Instrument namens PFS oder Planet Finder Spectrograph angebracht, das von Wissenschaftlern, die an dieser Studie beteiligt waren, entwickelt und von ihnen entwickelt wurde. Das PFS half, diese beiden Planeten zu bestätigen, und es maß auch die Masse von HD 21749b, dem Sub-Neptun.
Die Magellan-Teleskope des Las Campanas-Observatoriums in Chile. Bildnachweis: Von Jan Skowron – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32278583
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 basiert auf der Schwerkraft, um die Masse eines Exoplaneten zu messen. Der Stern, in diesem Fall HD 21749, übt einen starken Einfluss auf die ihn umkreisenden Planeten aus. Aber die Schwerkraft funktioniert in beide Richtungen. Die Anziehungskraft des Planeten verleiht ein leichtes wackeln zu der Stern, den PFS erkennen kann. Je größer das Wobbeln des Wirtssterns ist, desto massereicher ist der Planet.
„PFS ist eines der wenigen Instrumente auf der Südhalbkugel, das diese Art von Messungen durchführen kann“, fügte Teske hinzu. „Es wird also ein sehr wichtiger Teil der weiteren Charakterisierung der von der TESS-Mission gefundenen Planeten sein.“
Verschiedene Beobachtungsmethoden finden verschiedene Arten von Planeten. Jede Methode ist auf ihre Weise voreingenommen, und die Wissenschaftler wissen dies und planen dies. 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.
„Da war einiges an Detektivarbeit im Spiel, und die richtigen Leute waren zur richtigen Zeit da.“
Diana Dragomir, Hauptautorin, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT
Wenn ein Planet außergewöhnlich lange braucht, um seinen Stern zu umkreisen, wie zum Beispiel Uranus, der 84 Jahre braucht, um die Sonne zu umkreisen, dann müssen Sie möglicherweise lange auf den Stern starren, den er umkreist, bevor Sie ihn entdecken können. Wenn es nur 10 Tage dauert, müssen Sie nicht lange Beobachtungsressourcen binden, um es zu erkennen.
In dieser Entdeckung hat HD 21749b mit etwa 36 Tagen die längste Umlaufperiode aller TESS-Exoplaneten. Aufgrund der Funktionsweise von TESS war es schwierig, den Sub-Neptun in den Daten zu erkennen.
„Da war einiges an Detektivarbeit im Spiel, und die richtigen Leute waren zur richtigen Zeit da“, sagte Hauptautorin Diana Dragomir vom Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT. 'Aber wir hatten Glück und haben die Signale erfasst, und sie waren wirklich klar.'
Der Sub-Neptun, HD 21749b, hat etwa das 23-fache der Erdmasse und sein Radius beträgt etwa das 2,7-fache des Erdradius. Die gemessene Dichte deutet darauf hin, dass der Planet nicht felsig ist und eine beträchtliche Atmosphäre besitzt. Dies könnte Astronomen helfen, die Atmosphären auf diesen Planetentypen zu verstehen.
Aber auch wenn die Sub-Neptun-Entdeckung aus wissenschaftlichen Gründen spannend ist, könnte ihre Schwester HD 21749c spannender sein. Es dauert nur acht Tage, um den Stern zu umkreisen, und ist viel näher an der Größe der Erde. Die Messung der Masse und Dichte dieses Planeten wird jedoch nicht einfach sein.
Künstlerische Illustration des Transiting Exoplanet Survey Satellite. Credits: NASA Goddard Space Flight Center
„Die genaue Masse und Zusammensetzung eines so kleinen Planeten zu messen wird eine Herausforderung sein, aber wichtig für den Vergleich von HD 21749c mit der Erde“, sagte Sharon Wang, eine der Autoren der Studie. „Das PFS-Team von Carnegie sammelt mit diesem Ziel weiterhin Daten zu diesem Objekt.“
'Für Sterne, die sehr nahe und sehr hell sind, haben wir erwartet, bis zu ein paar Dutzend erdgroße Planeten zu finden.'
Diana Dragomir, Hauptautorin, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT
TESS wird es Astronomen ermöglichen, genauere Messungen durchzuführen als Kepler. Mit TESS sollen sie in der Lage sein, die Masse eines Exoplaneten, die atmosphärische Zusammensetzung und andere Eigenschaften zu messen. Obwohl Exoplaneten und kleinere erdgroße Exoplaneten 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 Begeisterung wächst, während TESS seine Arbeit erledigt.
'Für Sterne, die sehr nahe und sehr hell sind, erwarteten wir, bis zu ein paar Dutzend erdgroße Planeten zu finden', sagte Dragomir. „Und hier sind wir – dies wäre unser erster und ein Meilenstein für TESS. Es legt den Weg, um kleinere Planeten um noch kleinere Sterne herum zu finden, und diese Planeten könnten möglicherweise bewohnbar sein.“
Quellen:
- Forschungsbericht: TESS LIEFERT SEINEN ERSTEN PLANETEN IN ERDE UND EINEN WARMEN SUBNEPTUN
- Pressemitteilung: TESS findet seinen ersten erdgroßen Planeten
- NASA: TESS-Startseite
