Исследователь объявил на этой неделе на ежегодном собрании Американского астрономического общества в Сиэтле, что спутник TESS обнаружил третью маленькую планету за пределами нашей солнечной системы.

Новая планета, названная HD 21749b, вращается вокруг яркой ближайшей карликовой звезды на расстоянии около 53 световых лет в созвездии Ретикулум и, по-видимому, имеет самый длинный орбитальный период из трех планет, идентифицированных TESS. HD 21749b путешествует вокруг своей звезды за относительно неторопливые 36 дней, по сравнению с двумя другими планетами — Pi Mensae b, «супер-Землей» с 6,3-дневной орбитой, и LHS 3844b, скалистым миром, который вращается вокруг своей звезды в всего 11 часов. Все три планеты были обнаружены в первые три месяца наблюдений TESS.

Поверхность новой планеты, вероятно, составляет около 300 градусов по Фаренгейту — относительно прохладно, учитывая ее близость к ее звезде, которая почти такая же яркая, как солнце.

«Это самая крутая маленькая планета, которую мы знаем о такой яркой звезде», — говорит Диана Драгомир, постдок из Института астрофизики и космических исследований им. М.В. Кавли при Массачусетском технологическом институте, возглавлявшая новое открытие. «Мы много знаем об атмосферах горячих планет, но поскольку очень трудно найти маленькие планеты, которые находятся на орбите дальше от своих звезд и, следовательно, они холоднее, нам не удалось многое узнать об этих меньших, более холодных планетах. Но здесь нам повезло, и мы поймали этого, и теперь можем изучить его более подробно ».

Планета примерно в три раза больше Земли, что относит ее к категории «суб-Нептун». Удивительно, но он также в 23 раза массивнее Земли. Но маловероятно, что планета скалистая и, следовательно, обитаемая; он, скорее всего, сделан из газа, который гораздо плотнее, чем атмосфера Нептуна или Урана.

«Мы думаем, что эта планета не будет такой газообразной, как Нептун или Уран, которые в основном состоят из водорода и действительно пухлые», — говорит Драгомир. «Планета, вероятно, имеет плотность воды или плотную атмосферу».

По счастливой случайности, исследователи также обнаружили свидетельство второй планеты, хотя и не подтвержденной, в той же планетарной системе с более короткой, 7,8-дневной орбитой. Если это будет подтверждено как планета, это может быть первая планета размером с Землю, обнаруженная TESS.

В дополнение к представлению своих результатов на совещании AAS, исследователи представили статью в Astrophysical Journal Letters .

«Что-то там»

С момента своего запуска в апреле 2018 года TESS, возглавляемая MIT, проводила мониторинг неба, сектор за сектором, на предмет кратковременных провалов в свете около 200 000 близлежащих звезд. Такие провалы, вероятно, представляют планету, проходящую перед этой звездой.

Спутник обучает свои четыре бортовые камеры в каждом секторе в течение 27 дней, получая свет от звезд в этом конкретном сегменте, прежде чем перейти к просмотру следующего. В течение своей двухлетней миссии TESS будет обследовать почти все небо, отслеживая и собирая воедино перекрывающиеся фрагменты ночного неба. Спутник проведет первый год, исследуя небо в Южном полушарии, прежде чем развернуться, чтобы взять небо в Северном полушарии.

Миссия обнародовала все данные, которые TESS собрала так далеко от первых трех из 13 секторов, которые она будет отслеживать в южном небе. Для своего нового анализа исследователи просмотрели эти данные, собранные в период с 25 июля по 14 октября.

В данных сектора 1 Драгомир определил один транзит, или провал, в свете от звезды HD 21749. Поскольку спутник собирает данные из сектора только в течение 27 дней, трудно идентифицировать планеты с орбитами, которые длиннее этого периода времени; к тому времени, как планета снова облетит, спутник мог сместиться, чтобы увидеть другой кусочек неба.

Чтобы усложнить ситуацию, сама звезда относительно активна, и Драгомир не была уверена, был ли обнаруженный ею транзит следствием проходящей планеты или вспышкой звездной активности. Поэтому она сверилась со вторым набором данных, собранным высокоточным радиально-скоростным поиском планет, или HARPS, высокоточным спектрографом, установленным на большом наземном телескопе в Чили, который идентифицирует экзопланеты по их гравитационному рывку на принимающих их звездах.

«Они смотрели на эту звездную систему десять лет назад и никогда ничего не объявляли, потому что не были уверены, смотрят ли они на планету в сравнении с активностью звезды», — говорит Драгомир. «Но у нас был этот транзит, и мы знали, что там что-то есть».

Звездные детективы

Когда исследователи просмотрели данные HARPS, они обнаружили повторяющийся сигнал, исходящий от HD 21749 каждые 36 дней. Исходя из этого, они подсчитали, что, если они действительно видели транзит в данных TESS из сектора 1, то другой транзит должен появиться через 36 дней, в данных из сектора 3. Когда эти данные стали общедоступными, мгновенный сбой создал разрыв в данных как раз в то время, когда Драгомир ожидал второго транзита.

«Поскольку в то время произошли перебои в данных, мы изначально не видели второй транзит и были очень разочарованы», — вспоминает Драгомир. «Но мы повторно извлекли данные и увеличили масштаб, чтобы посмотреть более внимательно, и нашли то, что выглядело как конец транзита».

Она и ее коллеги сравнили схему с первым полным транзитом, который они первоначально обнаружили, и нашли почти идеальное совпадение — признак того, что планета снова прошла перед своей звездой на 36-дневной орбите.

«Была задействована определенная детективная работа, и подходящие люди были там в нужное время», — говорит Драгомир. «Но нам повезло, и мы поймали сигналы, и они были действительно ясны».

Они также использовали данные от Planet Finder Spectrograph, инструмента, установленного на телескопе Магеллана в Чили, для дальнейшей проверки своих результатов и ограничения массы и орбиты планеты.

После того, как TESS завершил двухлетний мониторинг всего неба, научная группа взяла на себя обязательство предоставлять астрономическому сообществу информацию о 50 малых планетах, размер которых в четыре раза меньше земного, для дальнейшего наблюдения либо с помощью наземных телескопов. или будущий космический телескоп Джеймса Уэбба.

«Мы уже подтвердили наличие трех планет, и еще очень многие ожидают подтверждения телескопа и людей», — говорит Драгомир. «Так что все идет хорошо, и TESS уже помогает нам узнать о разнообразии этих маленьких планет».