De Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), NASA's nieuwste exoplanet-jachtruimtetelescoop, werd op woensdag 18 april 2018 de ruimte in gelanceerd. Zoals de naam al doet vermoeden, zal deze telescoop de Transit-methode gebruiken om terrestrische massaplaneten (dwz rotsachtige ) in een baan om verre sterren. Naast andere telescopen van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope (JWST), zal TESS effectief oppikken waar telescopen willen Hubble en Kepler gestopt.
Maar hoeveel planeten moet TESS precies vinden? Dat was het onderwerp van een nieuwe studie door een teamonderzoekers die probeerden te schatten hoeveel planeten TESS waarschijnlijk zal ontdekken, evenals de fysieke eigenschappen van deze planeten en de sterren die ze cirkelen. Alles bij elkaar schatten ze dat TESS tijdens zijn tweejarige primaire missie duizenden planeten zal vinden die om verschillende sterren cirkelen.
De studie, getiteld "A Revised Exoplanet Yield from the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)", is onlangs online verschenen. De studie werd geleid door Thomas Barclay, een associate research scientist bij het NASA Goddard Space Flight Center en de University of Maryland, en omvatte Joshua Pepper (een astrofysicus aan de Lehigh University) en Elisa Quintana (een research scientist bij het SETI Institute en NASA Ames Onderzoekscentrum).
Zoals Thomas Barclay Space Magazine via e-mail vertelde:
'TESS bouwt voort op de erfenis van Kepler. Kepler was in de eerste plaats een statistische missie en leerde ons dat planeten overal zijn. Het was echter niet geoptimaliseerd om uitstekende individuele planeten te vinden voor verder onderzoek. Nu we weten dat planeten veel voorkomen, kunnen we zoiets als TESS lanceren om te zoeken naar de planeten die we intensief zullen onderzoeken naar het gebruik van telescopen op de grond en in de ruimte. Planeten die TESS zal vinden, zullen gemiddeld 10x dichterbij en 100x helderder zijn. ”
Omwille van hun studie heeft het team een driestappenmodel gemaakt dat rekening houdt met de sterren die TESS zal waarnemen, het aantal planeten dat ze allemaal zullen hebben en de kans dat TESS ze zal zien. Deze omvatten de soorten planeten die rond dwergsterren zouden draaien, variërend van A-type tot K-type (zoals onze zon), en M-type (rode dwerg) sterren met een lagere massa.
"Om te schatten hoeveel planeten TESS zal vinden, hebben we sterren genomen die door TESS zullen worden geobserveerd en een populatie van planeten simuleren die eromheen cirkelen," zei Barclay. “De exoplanet-populatiestatistieken komen allemaal uit onderzoeken die Kepler-gegevens gebruikten. Vervolgens schatten we met behulp van modellen van TESS-prestaties hoeveel van die planeten door TESS zouden worden gedetecteerd. Hier halen we onze opbrengstcijfers vandaan. '
De eerste stap was eenvoudig dankzij de beschikbaarheid van de Candidate Target List (CTL) - een geprioriteerde lijst van doelsterren die volgens de TESS Target Selection Working Group de meest geschikte sterren waren voor het detecteren van kleine planeten. Vervolgens rangschikten ze de 3,8 miljoen sterren die in de nieuwste versie zijn opgenomen op basis van hun helderheid en straal en bepaalden ze welke van deze TESS waarschijnlijk zal worden waargenomen.
De tweede stap bestond uit het toewijzen van planeten aan elke ster op basis van een Poisson-verdeling, een statistische techniek waarbij aan elke ster een bepaald nummer wordt toegewezen (in dit geval 0 of meer). Elke planeet kreeg vervolgens zes willekeurig toegewezen fysieke eigenschappen toegewezen, waaronder een omlooptijd, een straal, een excentriciteit, een periastronhoek, een helling naar onze gezichtslijn en een tussentijd van de eerste doorgang.
Ten slotte probeerden ze in te schatten hoeveel van deze planeten een detecteerbaar transitsignaal zouden genereren. Zoals opgemerkt, vertrouwt TESS op de Transit-methode, waarbij periodieke dalingen in de helderheid van een ster worden gebruikt om de aanwezigheid van een of meer planeten in een baan te bepalen, en beperkingen op te leggen aan hun afmetingen en omloopperiodes. Hiervoor hebben ze gekeken naar de fluxverontreiniging van nabije sterren, het aantal transits en de transittijd.
Uiteindelijk hebben ze met 90% vertrouwen vastgesteld dat TESS waarschijnlijk 4430–4660 nieuwe exoplaneten zal detecteren tijdens zijn missie van twee jaar:
“De resultaten zijn dat we voorspellen dat TESS meer dan 4000 planeten zal vinden, met honderden kleiner dan tweemaal de grootte van de aarde. Het primaire doel van TESS is het vinden van planeten die helder genoeg zijn om vanaf de grond te worden bekeken door een telescoop om hun massa te meten. We schatten dat TESS met massametingen kan leiden tot een verdrievoudiging van het aantal planeten kleiner dan 4 aardstralen. ”
Per 1 april 2018 waren er in totaal 3.758 exo'splaneten zijn bevestigd in 2.808 systemen, met 627 systemen met meer dan één planeet. Met andere woorden, Barclay en zijn team schatten dat de TESS-missie het aantal bevestigde exoplaneten in feite zal verdubbelen en het aantal Earth-sized en Super-Earth's tijdens zijn primaire missie zal verdrievoudigen.
Dit begint na een reeks omloopmanoeuvres en technische tests, die naar verwachting ongeveer twee maanden zullen duren. Met de exoplanet-catalogus die zo is uitgebreid, kunnen we verwachten dat er nog veel meer "aardachtige" kandidaten beschikbaar zullen zijn voor studie. En hoewel we nog steeds niet kunnen bepalen of een van hen leven heeft, kunnen we er misschien enkele vinden die tekenen vertonen van een levensvatbare atmosfeer en water op de oppervlakken.
De jacht op leven buiten de aarde zal nog vele jaren doorgaan! En geniet ondertussen van deze video over de TESS-missie, met dank aan NASA:
