in 2019, toen Wolf Cukier zijn eerste jaar afmaakte op Scarsdale High School in New York, hij trad toe tot NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, als zomerstagiair. Het was zijn taak om variaties in sterhelderheid te onderzoeken die werden vastgelegd door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en geüpload naar het Planet Hunters TESS burgerwetenschapsproject.

"Ik keek door de gegevens naar alles wat de vrijwilligers hadden gemarkeerd als een verduisterend binair getal, een systeem waarbij twee sterren om elkaar heen cirkelen en vanuit ons gezichtspunt elkaar in elke baan verduisteren, ' zei Cukier. 'Ongeveer drie dagen na mijn stage, Ik zag een signaal van een systeem genaamd TOI 1338. Eerst dacht ik dat het een sterrenverduistering was, maar de timing was verkeerd. Het bleek een planeet te zijn."

TOI 1338 b, zoals het nu heet, is de eerste circumbinaire planeet van TESS, een wereld die om twee sterren draait. De vondst kwam maandag aan bod in een paneldiscussie, 6 januari tijdens de 235e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Honolulu. Een krant, waarvan Cukier samen met wetenschappers van Goddard co-auteur was, Staatsuniversiteit van San Diego, de Universiteit van Chicago en andere instellingen, is ingediend bij een wetenschappelijk tijdschrift.

Het TOI 1338-systeem ligt 1, 300 lichtjaar van ons vandaan in het sterrenbeeld Pictor. De twee sterren draaien elke 15 dagen om elkaar heen. De ene is ongeveer 10% massiever dan onze zon, terwijl de andere koeler is, dimmer en slechts een derde van de massa van de zon.

TOI 1338 b is de enige bekende planeet in het systeem. Het is ongeveer 6,9 keer groter dan de aarde, of tussen de afmetingen van Neptunus en Saturnus. De planeet draait in bijna exact hetzelfde vlak als de sterren, dus het ervaart regelmatige stellaire eclipsen.

TESS heeft vier camera's, die elk 27 dagen lang elke 30 minuten een full-frame opname van een stukje lucht maken. Wetenschappers gebruiken de waarnemingen om grafieken te genereren van hoe de helderheid van sterren in de loop van de tijd verandert. Wanneer een planeet vanuit ons perspectief voor zijn ster kruist, een gebeurtenis die transit wordt genoemd, zijn passage veroorzaakt een duidelijke dip in de helderheid van de ster.

Maar planeten die om twee sterren draaien zijn moeilijker te detecteren dan planeten die om een ​​ster draaien. TOI 1338 b's transits zijn onregelmatig, tussen elke 93 en 95 dagen, en variëren in diepte en duur dankzij de orbitale beweging van zijn sterren. TESS ziet alleen de transits die de grotere ster kruisen; de transits van de kleinere ster zijn te zwak om te detecteren.

"Dit zijn de soorten signalen waar algoritmen echt mee worstelen, " zei hoofdauteur Veselin Kostov, een onderzoekswetenschapper aan het SETI Institute en Goddard. "Het menselijk oog is extreem goed in het vinden van patronen in data, vooral niet-periodieke patronen zoals die we zien in transits van deze systemen."

Dit verklaart waarom Cukier elke potentiële transit visueel moest onderzoeken. Bijvoorbeeld, hij dacht aanvankelijk dat de doorgang van TOI 1338 b het gevolg was van het feit dat de kleinere ster in het systeem voor de grotere passeerde - beide veroorzaken vergelijkbare dalingen in helderheid. Maar de timing was verkeerd voor een zonsverduistering.

Na identificatie van TOI 1338 b, het onderzoeksteam gebruikte een softwarepakket genaamd eleanor, vernoemd naar Eleanor Arroway, het centrale personage in Carl Sagan's roman "Contact, " om te bevestigen dat de transits echt waren en niet het resultaat van instrumentale artefacten.

"Gedurende al zijn afbeeldingen, TESS volgt miljoenen sterren, " zei co-auteur Adina Feinstein, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Chicago. "Daarom heeft ons team eleanor gemaakt. Het is een toegankelijke manier om te downloaden, doorvoergegevens analyseren en visualiseren. We hebben het ontworpen met planeten in gedachten, maar andere leden van de gemeenschap gebruiken het om sterren te bestuderen, asteroïden en zelfs sterrenstelsels."

TOI 1338 was al vanaf de grond bestudeerd door radiale snelheidsmetingen, die beweging langs onze gezichtslijn meten. Het team van Kostov gebruikte deze archiefgegevens om het systeem te analyseren en de planeet te bevestigen. Zijn baan is stabiel voor ten minste de komende 10 miljoen jaar. De hoek van de baan naar ons toe, echter, genoeg verandert zodat de planeetovergang na november 2023 zal stoppen en acht jaar later zal worden hervat.

NASA's Kepler- en K2-missies ontdekten eerder 12 circumbinaire planeten in 10 systemen, allemaal vergelijkbaar met TOI 1338 b. Waarnemingen van binaire systemen zijn gericht op het vinden van grotere planeten, zei Kostov. Overgangen van kleinere lichamen hebben niet zo'n groot effect op de helderheid van de sterren. TESS zal naar verwachting honderdduizenden verduisterende dubbelsterren observeren tijdens zijn eerste twee jaar durende missie, zoveel meer van deze planeten rond de cirkel zouden op ontdekking moeten wachten.