NASA's Transiting Exoplanet Survey-satelliet, TESS, heeft een derde kleine planeet buiten ons zonnestelsel ontdekt, Dat maakten wetenschappers deze week bekend tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle.

De nieuwe planeet, genaamd HD 21749b, draait om een ​​heldere, nabije dwergster op ongeveer 53 lichtjaar afstand, in het sterrenbeeld Reticulum, en lijkt de langste omlooptijd te hebben van de drie planeten die tot nu toe door TESS zijn geïdentificeerd. HD 21749b reist rond zijn ster in een relatief rustige 36 dagen, vergeleken met de twee andere planeten - Pi Mensae b, een "super-aarde" met een baan van 6,3 dagen, en LHS 3844b, een rotsachtige wereld die in slechts 11 uur om zijn ster raast. Alle drie de planeten werden ontdekt in de eerste drie maanden van TESS-waarnemingen.

Het oppervlak van de nieuwe planeet is waarschijnlijk ongeveer 300 graden Fahrenheit - relatief koel, gezien de nabijheid van zijn ster, die bijna net zo helder is als de zon.

"Het is de coolste kleine planeet die we kennen rond een ster die zo helder is, " zegt Diana Dragomir, een postdoc in het Kavli Institute for Astrophysics and Space Research van MIT, die de nieuwe ontdekking leidde. "We weten veel over atmosferen van hete planeten, maar omdat het erg moeilijk is om kleine planeten te vinden die verder van hun sterren draaien, en zijn daarom koeler, we hebben niet veel kunnen leren over deze kleinere, koelere planeten. Maar hier hadden we geluk, en heb deze gevangen, en kan het nu in meer detail bestuderen."

De planeet is ongeveer drie keer zo groot als de aarde, wat het in de categorie van een "sub-Neptunus" plaatst. Verrassend genoeg, het is ook maar liefst 23 keer zo massief als de aarde. Maar het is onwaarschijnlijk dat de planeet rotsachtig is en daarom bewoonbaar; het is waarschijnlijker gemaakt van gas, van een soort die veel dichter is dan de atmosferen van Neptunus of Uranus.

"We denken dat deze planeet niet zo gasvormig zou zijn als Neptunus of Uranus, die meestal waterstof zijn en echt gezwollen, " zegt Dragomir. "De planeet heeft waarschijnlijk een dichtheid van water, of een dikke atmosfeer."

Toevallig, de onderzoekers hebben ook bewijs gevonden van een tweede planeet, hoewel nog niet bevestigd, in hetzelfde planetenstelsel, met een kortere, 7,8-daagse baan. Als het wordt bevestigd als een planeet, het zou de eerste planeet ter grootte van de aarde kunnen zijn die door TESS is ontdekt.

Naast de presentatie van hun resultaten op de AAS-bijeenkomst, de onderzoekers hebben een paper ingediend bij: Astrofysische journaalbrieven .

"Iets daar"

Sinds de lancering in april 2018, TESS, een door MIT geleide missie, heeft de lucht in de gaten gehouden, sector voor sector, voor tijdelijke dips in het licht van ongeveer 200, 000 nabije sterren. Dergelijke dips vertegenwoordigen waarschijnlijk een planeet die voor die ster passeert.

De satelliet traint zijn vier camera's aan boord op elke sector gedurende 27 dagen, licht van de sterren in dat specifieke segment opnemen voordat je verschuift om de volgende te bekijken. Tijdens zijn tweejarige missie, TESS zal bijna de hele hemel onderzoeken door overlappende delen van de nachtelijke hemel te volgen en aan elkaar te plakken. De satelliet zal het eerste jaar de hemel op het zuidelijk halfrond onderzoeken, voordat je ronddraait om de hemel op het noordelijk halfrond in je op te nemen.

De missie heeft alle gegevens vrijgegeven die TESS tot nu toe heeft verzameld van de eerste drie van de 13 sectoren die het aan de zuidelijke hemel zal monitoren. Voor hun nieuwe analyse de onderzoekers bekeken deze gegevens, verzameld tussen 25 juli en 14 oktober.

Binnen de sector 1-gegevens, Dragomir identificeerde een enkele transit, of duik, in het licht van de ster HD 21749. Omdat de satelliet maar 27 dagen lang gegevens van een sector verzamelt, het is moeilijk om planeten te identificeren met banen die langer zijn dan die tijdsperiode; tegen de tijd dat een planeet weer rondgaat, de satelliet is mogelijk verschoven om een ​​ander deel van de hemel te bekijken.

Om de zaken nog ingewikkelder te maken, de ster zelf is relatief actief, en Dragomir was er niet zeker van of de enkele transit die ze zag het resultaat was van een passerende planeet of een uitbarsting van stellaire activiteit. Dus raadpleegde ze een tweede dataset, verzameld door de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, of HARPEN, een zeer nauwkeurige spectrograaf geïnstalleerd op een grote telescoop op de grond in Chili, die exoplaneten identificeert door hun zwaartekracht aan hun gastheersterren.

"Ze hadden tien jaar geleden naar dit sterrenstelsel gekeken en nooit iets aangekondigd omdat ze niet zeker wisten of ze naar een planeet keken of naar de activiteit van de ster. " zegt Dragomir. "Maar we hadden deze ene transit, en wist dat er iets was."

Stellaire detectives

Toen de onderzoekers de HARPS-gegevens doornamen, ze ontdekten elke 36 dagen een herhalend signaal afkomstig van HD 21749. Van dit, ze schatten dat, als ze inderdaad een transit hadden gezien in de TESS-gegevens van sector 1, dan zou er 36 dagen later een nieuwe transit moeten verschijnen, in gegevens uit sector 3. Toen die gegevens openbaar werden, een tijdelijke storing zorgde voor een gat in de gegevens net op het moment dat Dragomir verwachtte dat de tweede transit zou plaatsvinden.

"Omdat er rond die tijd een onderbreking was in de gegevens, we zagen aanvankelijk geen tweede transit, en waren behoorlijk teleurgesteld, "Dragomir herinnert zich. "Maar we hebben de gegevens opnieuw geëxtraheerd en ingezoomd om beter te kijken, en vond wat leek op het einde van een transit."

Zij en haar collega's vergeleken het patroon met de eerste volledige transit die ze oorspronkelijk hadden ontdekt, en vond een bijna perfecte overeenkomst - een aanwijzing dat de planeet opnieuw voor zijn ster langs ging, in een baan van 36 dagen.

"Er kwam nogal wat speurwerk bij kijken, en de juiste mensen waren er op het juiste moment, " zegt Dragomir. "Maar we hadden geluk en we vingen de signalen op, en ze waren echt duidelijk."

Ze gebruikten ook gegevens van de Planet Finder Spectrograph, een instrument geïnstalleerd op de Magellan Telescope in Chili, om hun bevindingen verder te valideren en de massa en baan van de planeet te beperken.

Zodra TESS zijn tweejarige monitoring van de hele lucht heeft voltooid, het wetenschappelijke team heeft toegezegd informatie te verstrekken over 50 kleine planeten die minder dan vier keer zo groot zijn als de aarde aan de astronomiegemeenschap voor verdere follow-up, hetzij met telescopen op de grond of de toekomstige James Webb Space Telescope.

"We hebben tot nu toe drie planeten bevestigd, en er zijn er zoveel meer die wachten op de telescoop en de tijd van mensen om bevestigd te worden, " zegt Dragomir. "Dus het gaat heel goed, en TESS helpt ons al om meer te weten te komen over de diversiteit van deze kleine planeten."