Een nabijgelegen systeem herbergt de eerste planeet ter grootte van de aarde die is ontdekt door NASA's Transiting Exoplanets Survey Satellite, evenals een warme wereld zo klein als Neptunus, volgens een nieuw artikel van een team van astronomen, waaronder Johanna Teske van Carnegie, Paul Butler, Steve Schectman, Jef Kraan, en Sharon Wang.

Hun werk is gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven .

"Het is zo opwindend dat TESS, die ongeveer een jaar geleden werd gelanceerd, is al een game-changer in de wereld van de planeetjacht, " zei Teske, wie is de tweede auteur op het papier. "Het ruimtevaartuig onderzoekt de lucht en we werken samen met de TESS-opvolggemeenschap om potentieel interessante doelen te markeren voor aanvullende waarnemingen met behulp van telescopen en instrumenten op de grond."

Een dergelijk hulpmiddel, de Planet Finder-spectrograaf op de Magellan II-telescoop van Carnegie's Las Campanas-observatorium in Chili, was een cruciaal onderdeel van deze inspanning. Het hielp de planetaire aard van het TESS-signaal te bevestigen, en om de massa van de nieuw ontdekte sub-Neptunus te meten.

De PFS - gebouwd door Shectman en Crane met behulp van een methode die is ontwikkeld door Butler en zijn medewerkers - werkt met een techniek die de radiale snelheidsmethode wordt genoemd, dat is momenteel de enige manier voor astronomen om de massa's van individuele planeten te meten. Zonder bekende massa, het is een hele uitdaging om de dichtheid van een planeet of de algemene chemische samenstelling ervan te bepalen.

Deze methode maakt gebruik van het feit dat niet alleen de zwaartekracht van een ster de planeet die eromheen draait, beïnvloedt, maar de zwaartekracht van de planeet beïnvloedt op zijn beurt ook de ster. De PFS stelt astronomen in staat om deze kleine schommelingen te detecteren die de zwaartekracht van de planeet in de baan van de ster veroorzaakt.

"PFS is een van de weinige instrumenten op het zuidelijk halfrond die dit soort metingen kan doen, " voegde Teske eraan toe. "Dus, het zal een zeer belangrijk onderdeel zijn van het verder karakteriseren van de planeten die door de TESS-missie zijn gevonden."

Met een baan die ongeveer 36 dagen duurt om te voltooien, de sub-Neptunus, HD21749b, heeft de langste periode van alle tot nu toe gepubliceerde TESS-ontdekkingen. Door de techniek die TESS gebruikt, er wordt voorspeld dat de meeste planeten die de missie vindt een omlooptijd van minder dan 10 dagen zullen hebben, dus HD 21749b is in dit opzicht ongebruikelijk. In feite, dit maakte ook de detectie van de planeet in de TESS-gegevens een extra uitdaging.

"Er kwam nogal wat speurwerk bij kijken, en de juiste mensen waren er op het juiste moment, " zei hoofdauteur Diana Dragomir van MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Maar we hadden geluk, en we hebben de signalen opgevangen, en ze waren echt duidelijk."

Zijn gastheerster heeft ongeveer 80 procent van de massa van onze zon en bevindt zich op ongeveer 53 lichtjaar afstand van de aarde. HD 21749b heeft ongeveer 23 keer de massa van de aarde en een straal van ongeveer 2,7 keer die van de aarde. De dichtheid geeft aan dat de planeet een aanzienlijke atmosfeer heeft, maar niet rotsachtig is, dus het zou astronomen mogelijk kunnen helpen de samenstelling en evolutie van koelere sub-Neptunus-planeetatmosferen te begrijpen.

Opwindend, de langere periode sub-Neptunus planeet in dit systeem is niet de enige. Het heeft een broer of zus planeet, HD21749c, die ongeveer acht dagen nodig heeft om rond de gastster te draaien en veel kleiner is - vergelijkbaar in grootte met de aarde.

"Het meten van de exacte massa en samenstelling van zo'n kleine planeet zal een uitdaging zijn, maar belangrijk voor het vergelijken van HD 21749c met de aarde, "zei Wang. "Het PFS-team van Carnegie gaat door met het verzamelen van gegevens over dit object met dit doel voor ogen."

Dankzij TESS, astronomen zullen de massa's kunnen meten, atmosferische composities, en andere eigenschappen van veel kleinere exoplaneten voor het eerst. Hoewel kleine exoplaneten veel voorkomen in onze melkweg, er valt nog veel te leren over hun diversiteit en over hoe ze zich verhouden tot de planeten in ons eigen zonnestelsel.

"Voor sterren die heel dichtbij en heel helder zijn, we verwachtten een paar dozijn planeten ter grootte van de aarde te vinden, "zei Dragomir. "En hier zijn we - dit zou onze eerste zijn, en het is een mijlpaal voor TESS. Het zet de weg voor het vinden van kleinere planeten rond nog kleinere sterren, en die planeten kunnen mogelijk bewoonbaar zijn."