NASAs nyeste planetjæger har sandsynligvis fundet sin første planet, og dage efter det, sin anden. Astronomer venter på uafhængig bekræftelse fra andre teleskoper, men en oversvømning af nye planeter kunne rulles ind takket være en kandidatliste 73 dybt og tælle - et imponerende træk for et rumteleskop, der tog sit første videnskabsbillede for mindre end to måneder siden.
Den transiterende exoplanet-undersøgelsessatellit (TESS) blev lanceret i april i år og tilbragte et par måneder på at flyve til sin endelige bane, løbende rundt så langt som til månen og derefter tilbage tæt på for at overføre data til Jorden. Fra dette udsigtssted vil TESS gennemføre en to-årig undersøgelse for at scanne omkring 85 procent af himlen. Det kredsende observatorium forventes at se tusinder af exoplaneter omkring de nærmeste og lyseste stjerner - perfekte kandidater til videre undersøgelse ved hjælp af større teleskoper.
De første to planeter, TESS opdagede, er faktisk mærkelige verdener. Man ligner en miniature Neptune, men sidder meget tættere på sin stjerne, hvilket gør den varmere og mere flygtig end vores solsystemets store blå planet. Den anden er en jordstørrelse verden, der er låst i en favn med sin stjerne så stram, at den afslutter en bane på kun 11 timer, hvilket gør overfladeforholdene særdeles helvede.
Men af de tusinder af exoplaneter, som TESS vil afsløre, er forskere primært interesseret i kun en brøkdel af en procent. Natalia Guerrero, TESS Objects of Interest (TOI) stedfortræder hos MIT, siger, at rumfartøjet virkelig er på jagt efter omkring 50 planeter, hver mindre end fire gange Jordens radius og inden for deres stjernes beboelige zone. *
”Vi håber, at vi finder mere end det, men det er hvad vi forventer, ” siger Guerrero.
Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) tog dette øjebliksbillede af den store magellanske sky (til højre) og den lyse stjerne R Doradus (til venstre) med bare en enkelt detektor af et af sine kameraer tirsdag 7. august. Rammen er en del af et skår af den sydlige himmel TESS fanget i sit ”første lys” videnskabsbillede som en del af sin indledende runde med dataindsamling. (NASA / MIT / TESS) Mens hele kataloget med eksoplaneter vil hjælpe forskere med at lære om fordelingen af planeter over galaksen, er den håndfuld, som Guerrero håber at finde mest, ideelle mål i søgen efter en anden livsbærende verden. En planet, der er mindre end fire Jordradiier, er sandsynligvis stenet, og hvis den også kredser den korrekte afstand fra dens stjerne (som afhænger af stjernens størrelse og temperatur), kunne den understøtte flydende overfladevand. En række andre faktorer har indflydelse på, om livet realistisk kunne eksistere på en planet - for eksempel overflod af organiske forbindelser - men i betragtning af hvad vi ved om Jorden, synes stenede planeter med vand som det bedste sted at starte.
Derudover vil den næste generation af store teleskoper være i stand til at studere disse planeter på måder, der er umulige med teleskoper i dag. TESS finder planeter via transitmetoden, der ser efter dips i stjernelys forårsaget af en planet, der bevæger sig foran. De sofistikerede lyssensorer på rumteleskopet "kan registrere den mængde lys, som en møl blokerer ud, når den flyver over fuldmånen, " siger Guerrero. Derfor vil enhver planet, som TESS opdager, være en, der passerer foran sin stjerne fra vores perspektiv, som giver en mulighed for at finde mål for det næste store skridt i jakten på en jordlignende verden: måling af atmosfærer.
For at finde ud af, hvad en eksoplanetatmosfære er lavet af, har du brug for et instrument kaldet et spektrometer, der kan analysere den kemiske signatur af himmelobjekter. Når en planet passerer foran sin stjerne, passerer noget af stjernelyset gennem atmosfæren, og visse bølgelængder af lys filtreres ud ved tilstedeværelsen af specifikke elementer. Lige nu, med noget som Hubble-rumteleskopet, kan sådanne målinger kun foretages for nærliggende Jupiter-planeter eller større. Men gigantiske rumteleskoper - dem som det kommende James Webb-rumteleskop, en tennisbane i størrelse med monstrositet, der er planlagt til lancering i 2021 - vil være i stand til at isolere lys, der passerer gennem atmosfæren på en mindre planet for at finde ud af, hvad planetens luft er lavet af . Med det rigtige teleskop og forhold kan en atmosfære muligvis afsløre sig selv, og en verden, vi kender er jordstørrelse, kan virkelig blive jordlignende, hvis den har en atmosfære, der ligner vores.
TESS søger efter planeter, der er relativt tæt, inden for ca. 330 lysår, spredt over det nordlige og det sydlige halvkugle (rumteleskopet søger lige nu mod syd og vil vende sig mod nord en eller anden gang næste år). Denne tilgang er i modsætning til NASAs andre store planetjagt-rumteleskop, Kepler, der har stirret på det samme felt i stjerner i omkring fire år. Mens Kepler kan samle nok lys til at finde planeter så langt som 3.000 lysår væk, vil den nye undersøgelsesmission med TESS finde planeter i nærheden på alle himmelens placeringer.
Abel Mendez, direktør for Planetary Habitability Lab ved University of Puerto Rico i Arecibo, fører et katalog over potentielt beboelige planeter, der er fundet indtil videre. Lige nu er der i alt 55 planeter på listen, med 22 jordstørrelse, en Mars-størrelse og 32 "Superjordar", der er omtrent dobbelt så store som Jorden. (Dette er optimistiske tal - under det strengeste sæt kriterier er det kun 14 planeter, der skærer det ”beboelige”).
Mendez siger, at han tror, TESS vil give “snesevis” af nye beboelige eksoplaneter, og teleskopet vil også udvide hans teams evne til at studere nogle af disse fjerne verdener. Af par dusin kendte beboelige planeter er kun fire inden for synsfeltet af Arecibo. "TESS vil give mange flere mål for opfølgningsobservationer fra Arecibo og mange andre teleskoper rundt om i verden, " siger Mendez.
Ud over at undersøge fjerne atmosfærer kan opfølgningsobservationer med teleskoper rundt om i verden lære os en overraskende mængde om planer, der er langt væk. Tag for eksempel Pi Mensae c, den første planet opdaget af TESS. Verden kredser rundt om stjernen Pi Mensae omkring 60 lysår væk, eller 350 billioner miles. Den afslutter en bane på kun 6, 27 dage, og den har en radius, der er cirka dobbelt så stor som Jorden - to parametre, som TESS kan måle, når planeten passerer foran sin værtsstjerne.
Men der er en anden vigtig bit data, som TESS ikke kan måle: masse.
Planeten Pi Mensae c har næsten fem gange jordens masse. For at beregne dette tal måtte astronomer dyppe tilbage i gamle stjernedata. Pi Mensae, eller HD 39091, var allerede kendt for at have en kæmpe planet - ti gange massen af Jupiter. Denne planet blev fundet i 2001 af den anglo-australske planet søgning (en af de tidligste jagtgrupper på exoplanet) gennem en proces kaldet radial hastighed. Metoden med radial hastighed ser på forstyrrelser i en stjerners bevægelse, hvilket kan indikere, at en planet trækker på stjernen med dens tyngdekraft. Teknikken er primært nyttig til at finde enorme planeter, men når en først er opdaget, kan radiale hastighedsmålinger bruges til at beregne masse.
”Mens den [nye] planetes signal bestemt er til stede i de data, der allerede eksisterede, er det ikke meget stort, fordi planeten er så lille, ” siger Jennifer Burt, en postdoktor ved Torres ved MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, der -autoriseret papiret med detalje om den første TESS-planet.
Teknikere arbejder på at færdiggøre TESS-rumteleskopet inden lanceringen. (NASA) Efter at have bestemt massen af Pi Mensae c, indså astronomer, at planeten sandsynligvis mere ligner en ekstremt lille variant af Neptun snarere end en meget stor variant af Jorden. Men inden for et par dage efter at have annonceret deres første planet, havde TESS-teamet allerede fundet deres anden - og det er virkelig underligt.
Planeten kredser rundt om stjernen LHS 3844, som er en cool, lille stjerne kaldet en rød dværg. Disse seje små stjerner repræsenterer den mest rigelige type stjerne i universet. Mange røde dværge har planeter, der kredser i løbet af få dage, men den nyligt opdagede planet omkring LHS 3844 afslutter sin bane på kun 11 timer. En uge på Jorden tegner sig for 15 "år" på denne planet og sætter den i en lille klasse af ultra-korte periode-planeter.
Til at begynde med vil TESS-opdagelser være partiske over for denne slags planeter - gentagne transitter over stjernen betyder, at de er lettere at opdage. Med snesevis af stærke kandidater, der stadig er på TESS-listen for denne sektor, kunne der være masser af opdagelser lige rundt om hjørnet. Sådanne sikkerhedsplaneter vil høres op under missionen, mens vi venter på at opdage flere jordlignende verdener, der kredser om deres stjerner om et par hundrede dage.
Men som Burt påpeger, maler selv de uundværlige planeter en strålende historie om nattehimlen. Stjernen Pi Mensae, nu med to kendte planeter, er lys nok til at se med det blotte øje. Når TESS 'første to-årige mission er oppe - og teamet allerede planlægger en mission-udvidelse - skal vi have en god forståelse af, hvilke stjerner i nærheden har deres kredsende verdener.
”Når TESS er færdig med sin mission, skal du være i stand til at gå ud i din baghave, pege på en stjerne og vide, at der er planeter omkring det, ” siger Burt. Måske vil en af disse planeter endda ligne vores egen.
* Redaktørens note 28. september 2018: En tidligere version af denne artikel oplyste forkert, at TESS-teamet håbede at finde omkring 50 planeter i den beboelige zone med mindre end fire gange jordens masse, da det faktisk var mindre end fire gange Jordens radius. Historien er redigeret for at rette op på det faktum.
