Een door Carnegie geleid onderzoek van kandidaten voor exoplaneten die zijn geïdentificeerd door NASA's Transiting Exoplanets Satellite Survey (TESS) legt de basis om astronomen te helpen begrijpen hoe de meest voorkomende planeten van de Melkweg zijn gevormd en geëvolueerd, en bepalen waarom het patroon van planetaire banen en afmetingen van ons zonnestelsel zo ongebruikelijk is.

Carnegies Johanna Teske, Sharon Wang van de Tsinghua University (voorheen van Carnegie), en Angie Wolfgang (voorheen van Penn State University en nu bij SiteZeus), leidde de Magellan-TESS Survey (MTS), die halverwege de geplande duur van drie jaar is. Hun bevindingen uit het midden van de enquête, in samenwerking met een groot internationale groep onderzoekers, zal worden gepubliceerd in de Astrophysical Journal Supplement-serie .

NASA's Kepler-missie onthulde dat onze melkweg wemelt van planeten - duizenden bevestigde werelden ontdekt en voorspelt dat er nog miljarden bestaan. Een van de verrassingen in deze premie is dat exoplaneten tussen de grootte van de aarde en Neptunus de meest voorkomende zijn die tot nu toe zijn ontdekt, ondanks het feit dat er geen bestaat in ons eigen zonnestelsel. Deze "tussen"-planeten lijken in twee verschillende maten te komen - ongeveer één tot 1,7 (superaarde) en ongeveer twee tot drie (mini-Neptunus) keer de grootte van de aarde - wat wijst op een verschillend gasgehalte in hun samenstelling.

"We willen begrijpen of superaarde en mini-Neptunus verschillend waren van hun vroegste oorsprong, of dat een bepaald aspect van hun evolutie ervoor zorgde dat ze van elkaar afweken, " legde Teske uit. "In zekere zin, we hopen de kwestie van nature-nurture te onderzoeken voor de meest voorkomende exoplaneten van de melkweg - werden deze planeten anders geboren, of liepen ze uiteen vanwege hun omgeving? Of zit het ergens tussenin?"

Het onderzoek maakt gebruik van TESS-gegevens en waarnemingen van de Magellan-telescopen van Carnegie's Las Campanas Observatorium in Chili om een ​​selectie van 30 kleine, relatief korte periode planeet kandidaten. De TESS-gegevens tonen dalingen in helderheid wanneer een object voor zijn moederster passeert. Door de hoeveelheid dimming kan het onderzoeksteam de straal van een planeetkandidaat meten. Deze informatie wordt gecombineerd met waarnemingen verzameld door de Planet Finder Spectrograph in Las Campanas die werkt met behulp van een techniek die de radiale snelheidsmethode wordt genoemd, wat momenteel de meest gebruikelijke manier is voor astronomen om de massa's van individuele planeten te meten.

Het onderzoeksteam van Magellan-TESS is geïnteresseerd in het samenspel tussen belangrijke variabelen die astronomen zouden kunnen helpen de vormingspaden van superaarde- en mini-Neptunus-planeten beter te karakteriseren. Ze zijn op zoek naar trends in de relaties tussen de massa van een planeet en zijn straal; de eigenschappen van zijn gastster, inclusief samenstelling en de hoeveelheid energie die het op de planeet uitstraalt; en de architectuur van het planetenstelsel waarvan het de planeet is.

"De onderliggende relatie tussen straal en massa voor deze kleine planeten is cruciaal om hun algemene samenstelling te bepalen, via hun totale dichtheid, en hoeveel variatie er is in hun composities, " legde Wolfgang uit. "Het kwantificeren van deze relatie zal ons helpen te onderscheiden of er één vormingspad is of meerdere wegen."

Wat deze enquête onderscheidt van eerder werk, is de reikwijdte ervan:het team heeft de enquête vanaf het begin ontworpen om te proberen rekening te houden met vooroordelen die de interpretatie van de resultaten in een bredere context zouden kunnen vertekenen. Hun doel is om robuuste conclusies te kunnen trekken over superaardes en mini-Neptunus-planeten als populatie, versus slechts een verzameling van 30 individuele objecten.

De bevindingen uit het midden van de enquête, die een belangrijke bijdrage leveren aan het aantal kleine planeten met bekende massa's en stralen, wijzen al op bewijs voor kleine observationele selectievooroordelen die het werk van wetenschappers aan massametingen kunnen hebben beïnvloed. Het MTS zou dus een belangrijk raamwerk kunnen bieden voor toekomstige radiale snelheidsstudies van transiterende planeten.

Ergens naar uitkijken, de volgende helft van het onderzoek zal zich richten op het invullen van de steekproef - dit artikel bevat 22 van de geplande 30 kandidaten - en het blijven monitoren van alle systemen op planeten met een langere periode die niet door TESS zijn gedetecteerd om systeemarchitecturen te onderzoeken. Het controleren van de invloed van de samenstelling van de gastheerster is een volgende stap, omdat eerder werk heeft gesuggereerd dat de samenstelling van planeten gerelateerd kan zijn aan die van de sterren waar ze omheen draaien.

"We hopen dat het verkrijgen van dit multidimensionale begrip onze kennis van de evolutie van exoplaneten aanzienlijk zal verbeteren, en misschien uitleggen waarom ons eigen zonnestelsel ongebruikelijk lijkt, ’ concludeerde Wang.