Astronomen van het MIT en elders hebben een nieuw multiplanetsysteem ontdekt in onze galactische omgeving dat op slechts 10 parsecs, of ongeveer 33 lichtjaar, van de aarde ligt, waardoor het een van de meest bekende multiplanetsystemen van ons is.

In het hart van het systeem bevindt zich een kleine en koele M-dwergster, genaamd HD 260655, en astronomen hebben ontdekt dat er minstens twee terrestrische planeten ter grootte van de aarde zijn. De rotsachtige werelden zijn waarschijnlijk niet bewoonbaar, omdat hun banen relatief krap zijn, waardoor de planeten worden blootgesteld aan temperaturen die te hoog zijn om vloeibaar oppervlaktewater in stand te houden.

Desalniettemin zijn wetenschappers enthousiast over dit systeem, omdat de nabijheid en helderheid van zijn ster hen een beter inzicht geeft in de eigenschappen van de planeten en tekenen van elke atmosfeer die ze kunnen bevatten.

"Beide planeten in dit systeem worden elk beschouwd als een van de beste doelen voor atmosferische studie vanwege de helderheid van hun ster", zegt Michelle Kunimoto, een postdoc aan het Kavli Institute for Astrophysics and Space Research van MIT en een van de leidende wetenschappers van de ontdekking. "Is er een atmosfeer die rijk is aan vluchtige stoffen rond deze planeten? En zijn er tekenen van op water of koolstof gebaseerde soorten? Deze planeten zijn fantastische proefbanken voor die verkenningen."

Het team zal zijn ontdekking vandaag (15 juni) presenteren op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Pasadena, Californië. Teamleden bij MIT zijn onder meer Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek en Joel Villaseñor, samen met medewerkers van instellingen over de hele wereld.

Gegevenskracht

Het nieuwe planetaire systeem werd aanvankelijk geïdentificeerd door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), een door MIT geleide missie die is ontworpen om de dichtstbijzijnde en helderste sterren te observeren en periodieke lichtdips te detecteren die een voorbijgaande planeet zouden kunnen signaleren.

In oktober 2021 hield Kunimoto, een lid van het TESS-wetenschappelijke team van MIT, de binnenkomende gegevens van de satelliet in de gaten toen ze een paar periodieke dips in sterlicht, of transits, van de ster HD 260655 opmerkte.

Ze voerde de detecties door de wetenschappelijke inspectiepijplijn van de missie en de signalen werden al snel geclassificeerd als twee TESS Objects of Interest, of TOI's - objecten die zijn gemarkeerd als potentiële planeten. Dezelfde signalen werden ook onafhankelijk gevonden door het Science Processing Operations Center (SPOC), de officiële TESS-planeetzoekpijplijn bij NASA Ames. Wetenschappers zijn meestal van plan om andere telescopen te volgen om te bevestigen dat de objecten inderdaad planeten zijn.

Het classificeren en vervolgens bevestigen van nieuwe planeten kan vaak meerdere jaren duren. Voor HD 260655 werd dat proces aanzienlijk verkort met behulp van archiefgegevens.

Kort nadat Kunimoto de twee potentiële planeten rond HD 260655 had geïdentificeerd, keek Shporer of de ster eerder door andere telescopen was waargenomen. Toevallig werd HD 260655 vermeld in een onderzoek naar sterren dat werd gemaakt door de High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), een instrument dat werkt als onderdeel van het Keck Observatorium op Hawaï. HIRES hield de ster samen met een groot aantal andere sterren sinds 1998 in de gaten en de onderzoekers hadden toegang tot de openbaar beschikbare gegevens van het onderzoek.

HD 260655 werd ook vermeld als onderdeel van een ander onafhankelijk onderzoek door CARMENES, een instrument dat werkt als onderdeel van het Calar Alto Observatorium in Spanje. Omdat deze gegevens privé waren, nam het team contact op met leden van zowel HIRES als CARMENES met als doel hun datakracht te combineren.

"Deze onderhandelingen zijn soms heel delicaat", merkt Shporer op. "Gelukkig kwamen de teams overeen om samen te werken. Deze menselijke interactie is bijna net zo belangrijk bij het verkrijgen van de gegevens [als de feitelijke waarnemingen]."

Planetaire aantrekkingskracht

Uiteindelijk bevestigde deze gezamenlijke inspanning snel de aanwezigheid van twee planeten rond HD 260655 in ongeveer zes maanden.

Om te bevestigen dat de signalen van TESS inderdaad afkomstig waren van twee in een baan om de aarde draaiende planeten, bekeken de onderzoekers zowel de HIRES- als de CARMENES-gegevens van de ster. Beide onderzoeken meten de zwaartekrachtschommeling van een ster, ook bekend als de radiale snelheid.

"Elke planeet die om een ​​ster draait, zal een beetje aantrekkingskracht op zijn ster uitoefenen", legt Kunimoto uit. "Waar we naar op zoek zijn, is elke kleine beweging van die ster die erop zou kunnen wijzen dat een object met een planetaire massa eraan trekt."

Uit beide sets archiefgegevens vonden de onderzoekers statistisch significante tekenen dat de door TESS gedetecteerde signalen inderdaad twee planeten in een baan om de aarde waren.

"Toen wisten we dat we iets heel spannends hadden", zegt Shporer.

Het team bekeek vervolgens de TESS-gegevens nauwkeuriger om de eigenschappen van beide planeten vast te stellen, inclusief hun omlooptijd en grootte. Ze stelden vast dat de binnenplaneet, HD 260655b genaamd, elke 2,8 dagen om de ster draait en ongeveer 1,2 keer zo groot is als de aarde. De tweede buitenste planeet, HD 260655c, draait om de 5,7 dagen en is 1,5 keer zo groot als de aarde.

Uit de radiale snelheidsgegevens van HIRES en CARMENES konden de onderzoekers de massa van de planeten berekenen, die rechtstreeks verband houdt met de amplitude waarmee elke planeet aan zijn ster trekt. Ze ontdekten dat de binnenplaneet ongeveer twee keer zo zwaar is als de aarde, terwijl de buitenplaneet ongeveer drie aardmassa's heeft. Op basis van hun grootte en massa schatte het team de dichtheid van elke planeet. De binnenste, kleinere planeet is iets dichter dan de aarde, terwijl de buitenste, grotere planeet iets minder dicht is. Beide planeten zijn, op basis van hun dichtheid, waarschijnlijk aards of rotsachtig van samenstelling.

De onderzoekers schatten ook, op basis van hun korte banen, dat het oppervlak van de binnenplaneet een brandende 710 kelvin (818 graden Fahrenheit) is, terwijl de buitenplaneet ongeveer 560 K (548 F) is.

"We beschouwen dat bereik buiten de bewoonbare zone, te warm om vloeibaar water aan de oppervlakte te laten bestaan", zegt Kunimoto.

"Maar er kunnen meer planeten in het systeem zijn", voegt Shporer toe. "Er zijn veel multiplanetsystemen met vijf of zes planeten, vooral rond kleine sterren zoals deze. Hopelijk zullen we er meer vinden, en misschien bevindt er zich één in de bewoonbare zone. Dat is optimistisch denken." + Verder verkennen

Twee rotsachtige exoplaneten ontdekt rond nabije ster

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.