Wetenschappers van MIT en elders hebben gegevens van K2 geanalyseerd de vervolgmissie naar NASA's Kepler Space Telescope, en hebben een schat aan mogelijke exoplaneten ontdekt te midden van zo'n 50, 000 sterren.

In een krant die vandaag online verschijnt in de Astronomisch tijdschrift , de wetenschappers melden de ontdekking van bijna 80 nieuwe planetaire kandidaten, inclusief een bijzonder hoogtepunt:een waarschijnlijke planeet die rond de ster HD 73344 draait, wat de helderste planeetgastheer zou zijn die ooit door de K2-missie is ontdekt.

De planeet lijkt elke 15 dagen in een baan om HD 73344 te draaien, en gebaseerd op de hoeveelheid licht die het blokkeert elke keer dat het voor zijn ster passeert, wetenschappers schatten dat de planeet ongeveer 2,5 keer zo groot is als de aarde en 10 keer zo massief. Het is waarschijnlijk ook ongelooflijk heet, met een temperatuur ergens in het bereik van 1, 200 tegen 1, 300 graden Celsius, of rond de 2, 000 graden Fahrenheit - ongeveer de temperatuur van lava van een uitbarstende vulkaan.

De planeet ligt op een relatief korte afstand van 35 parsec, of ongeveer 114 lichtjaar van de aarde. Gezien de nabijheid en het feit dat het om een ​​zeer heldere ster draait, wetenschappers geloven dat de planeet een ideale kandidaat is voor vervolgstudies om de atmosferische samenstelling en andere kenmerken te bepalen.

"We denken dat het waarschijnlijk meer een kleinere, warmere versie van Uranus of Neptunus, " zegt Ian Crossfield, een assistent-professor natuurkunde aan het MIT die samen met de afgestudeerde student Liang Yu de studie leidde.

De nieuwe analyse is ook opmerkelijk vanwege de snelheid waarmee deze is uitgevoerd. De onderzoekers waren in staat om bestaande tools te gebruiken die zijn ontwikkeld aan het MIT om snel te zoeken door grafieken van lichtintensiteit genaamd "lightcurves" van elk van de 50, 000 sterren die K2 heeft gevolgd in zijn twee recente waarnemingscampagnes. Ze identificeerden snel de planetaire kandidaten en gaven de informatie vrij aan de astronomiegemeenschap, slechts enkele weken nadat de K2-missie de onbewerkte gegevens van het ruimtevaartuig beschikbaar had gesteld. Een typische analyse van deze soort duurt tussen enkele maanden en een jaar.

Crossfield zegt dat zo'n snelle zoektocht naar planeten astronomen in staat stelt om veel eerder met telescopen op de grond te volgen dan ze anders zouden doen, waardoor ze een kans krijgen om een ​​glimp op te vangen van planetaire kandidaten voordat de aarde dat specifieke stukje lucht passeert op zijn weg rond de zon.

Een dergelijke snelheid zal ook een noodzaak zijn wanneer wetenschappers gegevens beginnen te ontvangen van NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, die is ontworpen om nabije sterren in banen van 30 dagen te volgen en uiteindelijk bijna de hele hemel zal bestrijken.

"Als de TESS-gegevens naar beneden komen, er zullen een paar maanden zijn voordat alle sterren waar TESS naar keek voor die maand 'set' voor het jaar, ', zegt Crossfield. 'Als we kandidaten snel naar de gemeenschap krijgen, iedereen kan direct beginnen met het observeren van door TESS ontdekte systemen, en veel geweldige planetaire wetenschap doen. Dus deze [analyse] was echt een generale repetitie voor TESS."

Snelheidsdips

Het team analyseerde gegevens van K2's 16e en 17e observatiecampagnes, bekend als C16 en C17. Tijdens elke campagne wordt K2 observeert een stukje van de lucht gedurende 80 dagen. De telescoop bevindt zich in een baan die de aarde volgt terwijl deze rond de zon reist. Voor de meeste andere campagnes K2 is in een "naar achteren gerichte" oriëntatie geweest, waarin de telescoop die sterren waarneemt die zich in wezen in zijn achteruitkijkspiegel bevinden.

Omdat de telescoop achter de aarde reist, de sterren die het waarneemt, zijn meestal niet waarneembaar door wetenschappers totdat de planeet terug rond de zon cirkelt naar dat specifieke stukje hemel, bijna een jaar later. Dus, voor achterwaarts gerichte campagnes, Crossfield zegt dat er weinig motivatie is geweest om K2-gegevens snel te analyseren.

De campagnes C16 en C17, anderzijds, waren naar voren gericht; K2 observeerde die sterren die zich voor de telescoop en binnen het gezichtsveld van de aarde bevonden, in ieder geval voor de komende maanden. kruisveld, Ja, en hun collega's zagen dit als een kans om de gebruikelijke analyse van K2-gegevens te versnellen, om astronomen een kans te geven om planetaire kandidaten snel te observeren voordat de aarde hen voorbijging.

Tijdens C16, K2 waargenomen 20, 647 sterren gedurende 80 dagen, tussen 7 december 2017, en 25 februari 2018. Op 28 februari, de missie heeft de gegevens vrijgegeven, in de vorm van afbeeldingen op pixelniveau, aan de astronomiegemeenschap. Yu en Crossfield begonnen onmiddellijk de gegevens te doorzoeken, met behulp van algoritmen ontwikkeld aan het MIT om het veld te wannen vanaf 20, 000-sommige sterren tot 1, 000 sterren van belang.

Het team werkte toen de klok rond, kijkend door deze 1, 000 sterren met het oog op tekenen van transits, of periodieke dips in sterlicht die een passerende planeet zouden kunnen signaleren. Uiteindelijk, ze ontdekten 30 "hoogste kwaliteit" planeetkandidaten, waarvan de periodieke handtekeningen vooral worden veroorzaakt door doorgaande planeten.

"Onze ervaring met vier jaar K2-gegevens doet ons geloven dat de meeste hiervan inderdaad echte planeten zijn, klaar om te worden bevestigd of statistisch gevalideerd, ' schrijven de onderzoekers in hun paper.

Ze identificeerden ook een vergelijkbaar aantal planeetkandidaten in de recente C17-analyse. Naast deze planetaire kandidaten, de groep pikte ook honderden periodieke signalen uit die handtekeningen zouden kunnen zijn van astrofysische verschijnselen, zoals pulserende of roterende sterren, en ten minste één supernova in een ander sterrenstelsel.

Schoppensterren

Hoewel de aard van een ster doorgaans niet verandert in de loop van een jaar, Crossfield zegt dat hoe eerder onderzoekers een mogelijke planetaire transit kunnen opvolgen, hoe groter de kans dat er wordt bevestigd dat er echt een planeet bestaat.

"Je wilt [kandidaten] relatief snel weer observeren, zodat je de transit niet helemaal verliest, "zegt Crossfield. "Je zou kunnen zeggen, 'Ik weet dat er een planeet rond die ster is, maar ik weet helemaal niet meer wanneer de transits zullen plaatsvinden.' Dat is een extra motivatie om deze zaken sneller op te volgen."

Sinds het team zijn resultaten heeft vrijgegeven, astronomen hebben vier van de kandidaten gevalideerd als definitieve exoplaneten. Ze hebben andere kandidaten geobserveerd die de studie identificeerde, inclusief de mogelijke planeet die rond HD 73344 draait. Crossfield zegt dat de helderheid van deze ster, gecombineerd met de snelheid waarmee zijn planetaire kandidaat werd geïdentificeerd, kan astronomen helpen om snel in te zoomen op nog specifiekere kenmerken van dit systeem.

"We hebben een van de meest opwindende planeten gevonden die K2 tijdens zijn hele missie heeft gevonden, en we deden het sneller dan enige inspanning ooit heeft gedaan, "zegt Crossfield. "Dit toont het pad voorwaarts voor hoe de TESS-missie hetzelfde in schoppen gaat doen, over de hele hemel, voor de komende jaren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.