Програмата TESS на НАСА откри трета малка планета извън Слънчевата система

Програмата на НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite или TESS, откри трета малка планета извън нашата слънчева система, съобщиха учените тази седмица, на годишната среща на Американското астрономическо общество в Сиатъл.

Новата планета, наречена HD 21749b, обикаля около ярка, близка звезда на около 53 светлинни години, намираща се в съзвездието Ретикулум.

Новата планета изглежда има най-дългия орбитален период от трите планети, открити досега от TESS. HD 21749b обикаля около своята звезда за сравнително спокойни 36 дни, в сравнение с другите две планети – Pi Mensae b, тип „супер-Земя“, с орбита от 6,3 дни и LHS 3844b, скалист свят, който се движи около своята звезда само за 11 часа. И трите планети бяха открити през първите три месеца от наблюденията на TESS.

Повърхността на новата планета вероятно е с температура около 150 градуса по Целзий – относително хладно място, като се има предвид близостта до звездата, която е почти толкова ярка колкото нашето слънце.

„Това е най-интересната малка планета, която познаваме да обикаля около една звезда, с подобна яркост“, казва Даяна Драгомир, доктор в Института за астрофизика и космически изследвания на Масачузетския технологичен институт, която е водещ учен на програмата.

„Ние знаем много за атмосферите на горещите планети, но тъй като е много трудно да се намерят малки планети, които обикалят по-далеч от звездите си и следователно са по-хладни, ние не сме успели да научим много за тези по-малки планети. Сега имахме късмет и хванахме тази и можем да я изучим по-подробно. “

Планетата е около три пъти по-голяма от Земята, което я поставя в категорията „под-Нептун“. Изненадващо е, че има маса 23 пъти по-голяма от тази на Земята. Но е малко вероятно планетата да е скалиста и да има условия за някакви форми на живот; по-вероятно е да е газова планета от вид, който е много по-плътен от атмосферата на Нептун или Уран.

„Смятаме обаче, че тази планета няма да бъде толкова газообразна като Нептун или Уран, които са предимно водородни и направо „пухкави“, казва Драгомир. Според нея планетата вероятно има плътността на водата или много гъста атмосфера.

Изненадващо, изследователите също са открили доказателства за втора планета, макар и все още не потвърдени, в същата планетарна система, с по-кратка орбита от само 7,8 дни. Ако тя бъде потвърдена като планета, тя може да бъде първата планета с размери на Земята, открита от TESS.

След като стартира през април 2018 г., мисията TESS, ръководена от MIT, наблюдава небето сектор по сектор, като търси моментни спадове в светлината на около 200 000 близки звезди. Тези спадове вероятно са предизвикани от планета, минаваща пред съответната звезда.

Сателитът насочва четирите си камери към всеки сектор в продължение на 27 дни, като следи светлината идваща от звездите в този сегмент преди да премине към следващия. По време на своята двугодишна мисия TESS ще проучи почти цялото небе, като наблюдава и събира заедно припокриващи се парчета от нощното небе. Сателитът ще прекара първата година в проучване на небето в южното полукълбо, преди да се завърти около него, за да поеме в небето на Северното полукълбо.

Мисията обяви официално всички данни, които TESS е събрала досега от първите три от 13-те сектора, които ще наблюдава в южното небе. За новия си анализ учените са прегледали данните събрани между 25 юли и 14 октомври.

В данните от сектор 1, Драгомир идентифицира едно преминаване или потапяне в светлината на звездата HD 21749. Тъй като спътникът събира само данни от сектор в продължение на 27 дни, е трудно да се идентифицират планети с орбити по-дълги от този период от време; до момента, в който една планета преминава отново, спътникът може да се е преместил, за да види друга част от небето.

За да усложни нещата, самата звезда е сравнително активна, а Драгомир не е сигурна дали единственото преминаване пред звездата, което е забелязала, е резултат от минаваща планета или е само проблясък от звездна активност. Затова тя се консултира с втория набор от данни, събрани от High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, или HARPS, високо прецизен спектрограф, инсталиран на голям наземен телескоп в Чили, който идентифицира екзопланети чрез гравитационното привличане на техните звезди.

„И други екипи са разглеждали тази звездна система преди десет години, но никога не са обявявали нещо, защото не са били сигурни дали промяната в светлината на звездата се дължи на планета или на активността на самата звезда“, казва Драгомир.
„Ние обаче имахме това преминаване пред звездата и знаехме, че има нещо там“.

Когато изследователите прегледали данните от HARPS, те открили повтарящ се сигнал от HD 21749 на всеки 36 дни. От това те изчисляват, че ако наистина са видели транзит или преминаване в данните на TESS от сектор 1, тогава 36 дни по-късно трябва да се появи друг такъв транзит в данни от сектор 3. Когато тези данни стават публично достъпни, се оказва, че в данните точно по времето, когато Драгомир очаква да се появи вторият транзит, има прекъсване.

„Тъй като по това време имаше прекъсване на данните, първоначално не видяхме втори транзит и бяхме доста разочаровани“, спомня си Драгомир. „Но отново прегледахме данните и увеличихме мащаба, за да погледнем по-внимателно, и намерихме нещо, което прилича на края на преминаване.“

Тя и нейните колеги сравняват модела с първия пълен транзит, който първоначално са открили, и намират почти перфектно съвпадение – индикация, че планетата е преминала отново пред звездата си в 36-дневна орбита.

„Имаше доста малко детективска работа и точните хора бяха там в точното време“, казва Драгомир. „Имахме късмет и уловихме сигналите, а те бяха наистина ясни“.

Учените от MIT, също са използвали данни от спектрографа Planet Finder, инструмент, инсталиран на телескопа „Магелан“ в Чили, за да потвърдят своите открития и масата и орбитата на планетата.

След като TESS приключи своя двугодишен мониторинг на цялото небе, научният екип се ангажира да предостави информация за 50 малки планети, по-малко от четири пъти по-големи от Земята, за астрономическата общност за по-нататъшно проследяване, или с наземни телескопи или с бъдещия космически телескоп „Джеймс Уеб“.

„Досега потвърдихме три планети, а има толкова много други, които само чакат телескопа и хората, за да бъдат намерени“, казва Драгомир. „TESS вече ни помага да научим за разнообразието на тези малки планети.“

TESS е мисия на НАСА Astrophysics Explorer, управлявана от MIT в Кеймбридж, Масачузетс и ръководена от Института Goddard. Допълнителни партньори са Northrop Grumman, базирана във Фолс Чърч, Вирджиния; Научният център на НАСА в Калифорния; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics в Кеймбридж; MIT Lincoln Laboratory; Научния институт за космически телескопи в Балтимор. Повече от дузина университети, изследователски институти и обсерватории по света са участници в програмата.