Een planeet waargenomen kruisend voor, of op doorreis, er is vastgesteld dat een ster met een lage massa ongeveer zo groot is als Jupiter. Terwijl honderden planeten ter grootte van Jupiter zijn ontdekt in een baan rond grotere zonachtige sterren, het is zeldzaam om deze planeten in een baan om lage-massa gaststerren te zien en de ontdekking zou astronomen kunnen helpen om beter te begrijpen hoe deze reuzenplaneten ontstaan.

"Dit is pas de vijfde planeet ter grootte van Jupiter die een ster met een lage massa passeert die is waargenomen en de eerste met zo'n lange omlooptijd, wat deze ontdekking echt spannend maakt", zei Caleb Cañas, hoofdauteur van het papier en een Ph.D. student aan Penn State en NASA Earth and Space Science Fellow.

Oorspronkelijk gedetecteerd door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ruimtevaartuig, astronomen karakteriseerden de massa van de planeet, straal, en zijn omlooptijd met behulp van de Habitable-zone Planet Finder (HPF), een astronomische spectrograaf gebouwd door een team van Penn State en geïnstalleerd op de 10m Hobby-Eberly Telescope van het McDonald Observatory in Texas. Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, verschijnt in het septembernummer van de Astronomisch tijdschrift en is openbaar toegankelijk op arXiv.

"Een doorgaande planeet ter grootte van Jupiter is vatbaar voor verdere waarnemingen om te zien hoe goed de baan is uitgelijnd met de spin-as van de moederster en om te bepalen hoe deze gevormd zou kunnen zijn, "zei Cañas. "Bovendien, de lage massa van de gastster en de lange omlooptijd resulteren in een Jupiter met een gematigde temperatuur in vergelijking met soortgelijke planeten die zijn gedetecteerd met NASA's Kepler-ruimtetelescoop."

De gastster, TOI-1899, is een ster met een lage massa (M-dwerg) op ongeveer 419 lichtjaar van de aarde. De planeet, TOI-1899 b, is tweederde van de massa van Jupiter, tien procent groter in straal dan Jupiter, en is 0,16 astronomische eenheden (AU) - een maat die wordt gedefinieerd als de afstand tussen de aarde en de zon - van zijn gastheerster, zodat een volledig jaar op TOI-1899 slechts 29 aardse dagen duurt. Ter vergelijking, de vier andere transiterende planeten ter grootte van Jupiter rond vergelijkbare sterren voltooien hun banen in minder dan 4 dagen.

De planeet werd gedetecteerd door TESS met behulp van de transitmethode, die zoekt naar sterren die periodieke dalingen in hun helderheid vertonen als een veelbetekenend teken van een in een baan om de ster draaiend object dat voor de ster kruist en een deel van zijn licht blokkeert. Het signaal werd later bevestigd als een planeet met behulp van precisie-waarnemingen van de HPF-spectrograaf die de massa van de planeet meet door te analyseren hoe deze ervoor zorgt dat zijn gastheer begint te wiebelen.

Vanuit een formatie en orbitale evolutie perspectief, er is geen duidelijke scheidslijn tussen warme Jupiters en de grote planeten die nog dichter bij hun gastheersterren staan, de meer algemeen ontdekte hete Jupiters.

"Warme Jupiters zoals TOI-1899 b draaien verrassend dicht bij hun ster, " zei Rebekka Dawson, assistent-professor astronomie en astrofysica aan Penn State en auteur van het artikel. "Hoewel de omlooptijd van de planeet lang is in vergelijking met veel andere reuzenplaneten die zijn gedetecteerd en gekarakteriseerd door middel van de transitmethode, het plaatst de gigantische planeet nog steeds veel dichter bij zijn ster dan we zouden verwachten van klassieke vormingstheorieën. Gedetailleerde karakterisering van hun fysieke en orbitale eigenschappen, Systeem Architectuur, en het hosten van sterren - zoals het HPF-team heeft gedaan voor TOI-1899 b - stellen ons in staat theorieën te testen over hoe reuzenplaneten kunnen worden gevormd of zo dicht bij hun ster kunnen worden verplaatst."

De Habitable-zone Planet Finder werd eind 2017 geleverd aan de 10m Hobby Eberly Telescope van het McDonald Observatory, en begon eind 2018 met volledige wetenschappelijke operaties. HPF is ontworpen om planeten in de bewoonbare zone te detecteren en te karakteriseren - het gebied rond de ster waar een planeet vloeibaar water op het oppervlak zou kunnen bevatten - rond nabijgelegen M-dwergsterren, maar is ook in staat om gevoelige metingen te doen voor planeten buiten de bewoonbare zone.

"Deze warme Jupiter is een aantrekkelijk doelwit voor atmosferische karakterisering met aankomende missies zoals de James Webb Space Telescope, " zei Suvrath Mahadevan, hoogleraar astronomie en astrofysica aan Penn State, de hoofdonderzoeker van de HPF-spectrograaf, en een auteur van het artikel. "HPF was van cruciaal belang om ons te helpen dit te bevestigen, maar het detecteren van een tweede transit is belangrijk om de periode heel precies vast te stellen."

Naast gegevens van HPF, aanvullende gegevens werden verkregen met de 3,5 m-telescoop bij het Kitt Peak National Observatory (KPNO) in Arizona en de 3 m Shane-telescoop bij Lick Observatory voor beeldvorming met hoog contrast en fotometrische waarnemingen met de 0,9 m WIYN-telescoop bij KPNO, 0,5 m ARCSAT-telescoop bij Apache Point Observatory, en de 0,43 m telescoop van het Richard S. Perkin Observatorium in New York.