Toen NASA in 2018 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) lanceerde, had het een specifiek doel. Terwijl zijn voorganger, het Kepler-ruimtevaartuig, duizenden exoplaneten vond, waren er veel enorme gasreuzen. TESS werd de ruimte ingestuurd met een belofte: om kleinere planeten te vinden die qua grootte vergelijkbaar zijn met de aarde en Neptunus, en die om stabiele sterren draaien zonder al te veel affakkels. Die beperkingen, hoopten astronomen, zouden meer exoplaneten identificeren die mogelijk bewoonbaar zijn.
Met deze ontdekking van drie nieuwe exoplaneten komt TESS zijn belofte na.
De drie nieuwe exoplaneten zijn niet wat we gewend zijn. Tijdens de missie van het Kepler-ruimtevaartuig raakten we gewend aan ontdekkingen van exoplaneten. Maar de planeten waren meestal groter dan de aarde, en velen van hen waren gasreuzen, hete Jupiters en dergelijke. Maar deze drie nieuwe zijn anders: de ene is iets groter dan de aarde en de andere twee zijn ongeveer twee keer zo groot als Neptunus, dat in exoplaneet klein is.
Alle drie draaien om een zwakke, koele ster genaamd TOI (TESS Object Of Interest) 270, ongeveer 73 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Pictor. TOI 270 is een M-type dwergster die ongeveer 40% kleiner is dan onze zon, zowel qua massa als qua grootte. Het is ook ongeveer een derde koeler dan de zon. De drie planeten zijn planetair gematigd, maar de planeten zijn nog steeds behoorlijk heet in vergelijking met de aarde, omdat ze dicht bij hun ster zijn.
De drie planeten worden volgens conventie TOI 270 b, c en d genoemd, van binnenste naar buitenste planeet.
TOI 270 b is waarschijnlijk een rotsachtige wereld zoals de aarde, maar ongeveer 25% groter. Het duurt slechts 3,4 dagen om zijn ster te draaien, op een afstand van 0,03 AU, ongeveer 13 keer dichter bij zijn ster dan Mercurius bij de zon. Het TESS-team vermoedt dat het ongeveer 1,9 keer zo zwaar is als de aarde.
Helaas is 270 b gloeiend heet. Niet zo heet als veel van de hete Jupiters die Kepler ontdekte, maar nog steeds te heet voor het leven zoals we het kennen. Het is de evenwichtstemperatuur - de temperatuur vóór atmosferische effecten - is 254 graden Celsius (490 F.) Het is ook netjes aan de ster vergrendeld.
De middelste planeet wordt TOI 270 c genoemd en is 2,4 keer groter dan de aarde. Het draait om de 5,7 dagen om de ster. De buitenste planeet, 270 d, is 2,1 keer groter dan de aarde en draait om de 11,4 dagen om de ster. Ze noemen deze twee planeten ‘mini-Neptunes’ omdat ze voornamelijk uit gas bestaan en ze zijn ongeveer half zo groot als Neptunus. Beiden zijn ook netjes opgesloten aan hun ster.
De buitenste planeet is van bijzonder belang voor wetenschappers omdat het de meest gematigde planeet van de drie is. De evenwichtstemperatuur van TOI 270 d is ongeveer 66 Celsius (150 F), nog steeds erg heet in aardse termen, maar gematigd genoeg om zeldzaam te zijn voor exoplaneten.
Het nieuwe artikel waarin deze bevindingen worden beschreven, is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy. Het artikel is getiteld "Een superaarde en twee sub-Neptunen die de nabijgelegen en stille M-dwerg TOI-270 doorkruisen."
"Dit systeem is precies wat TESS is ontworpen om te vinden - kleine, gematigde planeten die passeren of passeren voor een inactieve gastheerster, een die overmatige stellaire activiteit mist, zoals fakkels," zei hoofdonderzoeker Maximilian Günther, een Torres Postdoctoraal Fellow aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) Kavli Institute for Astrophysics and Space Research in Cambridge. “Deze ster is stil en heel dicht bij ons en daarom veel helderder dan de gaststerren van vergelijkbare systemen. Met uitgebreide vervolgwaarnemingen kunnen we binnenkort de samenstelling van deze werelden bepalen, vaststellen of er atmosferen aanwezig zijn en welke gassen ze bevatten, en meer.
Deze bevindingen zijn interessant omdat ons zonnestelsel niets bevat zoals de twee mini-Neptunes of sub-Neptunes. In feite zijn planeten met afmetingen tussen 1,5 en 2 keer de grootte van de aarde ook zeer zeldzaam in de exoplaneetpopulatie, voor zover we weten.
"Een interessant aspect van dit systeem is dat de planeten zich uitstrekken over een gevestigde kloof in bekende planetaire afmetingen", zegt co-auteur Fran Pozuelos, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Luik in België. “Het is ongebruikelijk dat planeten afmetingen hebben tussen 1,5 en twee keer die van de aarde om redenen die waarschijnlijk verband houden met de manier waarop planeten zich vormen, maar dit is nog steeds een zeer controversieel onderwerp. TOI 270 is een uitstekend laboratorium voor het bestuderen van de marges van deze kloof en zal ons helpen beter te begrijpen hoe planetaire systemen zich vormen en evolueren. ”
Astronomen hoopten dat TESS dit soort planeten zou vinden, zodat andere telescopen vervolgwaarnemingen konden doen. In het bijzonder zal de James Webb-ruimtetelescoop de atmosfeer van sommige van deze planeten kunnen identificeren.
"TOI 270 is perfect in de lucht gelegen om de atmosfeer van de buitenplaneten te bestuderen met NASA's toekomstige James Webb Space Telescope", zegt co-auteur Adina Feinstein, een doctoraatsstudent aan de Universiteit van Chicago. "Het zal gedurende meer dan een half jaar door Webb waarneembaar zijn, wat echt interessante vergelijkingsstudies tussen de atmosferen van TOI 270 c en d mogelijk zou kunnen maken."
Het team achter deze resultaten denkt dat, hoewel deze resultaten opwindend zijn, er meer is aan dit zonnestelsel. Aanvullende waarneming kan andere planeten onthullen. Misschien is er een andere rotsachtige planeet verder van de ster verwijderd dan TOI 270 d. Als dat zo is, kan het zelfs nog gematigder zijn. En als het een rotsachtige kern en een atmosfeer heeft, zou het vloeibaar water op zijn oppervlak kunnen bevatten.
Dit zijn spannende tijden in exoplaneetonderzoek. Met resultaten als deze, en met de James Webb die uiteindelijk online komt, zal ons begrip van de exoplaneetpopulatie met grote sprongen toenemen.
Meer:
- Persbericht: NASA's TESS-missie scoort ‘Hat Trick’ met 3 nieuwe werelden
- Research Paper: Een superaarde en twee sub-Neptunen die de nabijgelegen en stille M-dwerg TOI-270 passeren
- TESS van NASA
- Space Magazine: Hoeveel planeten gaat TESS vinden?
- Space Magazine: nu TESS operationeel is, schatten astronomen dat het 14.000 planeten zal vinden. 10 Kunnen aardachtige werelden zijn in de leefbare zone van een zonachtige ster
