De nieuwste planeetjager van NASA heeft waarschijnlijk zijn eerste planeet gevonden, en dagen daarna zijn tweede. Astronomen wachten op onafhankelijke bevestiging van andere telescopen, maar een overvloed aan nieuwe planeten zou binnen kunnen rollen dankzij een kandidatenlijst 73 diep en tellen - een indrukwekkende trek voor een ruimtetelescoop die minder dan twee maanden geleden zijn eerste wetenschapsfoto nam.
De Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) werd in april van dit jaar gelanceerd en bracht een paar maanden door met vliegen naar zijn laatste baan, een lus tot ongeveer de maan en vervolgens terug in de buurt om gegevens naar de aarde te verzenden. Vanuit dit perspectief zal TESS een tweejarig onderzoek uitvoeren om ongeveer 85 procent van de lucht te scannen. Het observatorium rond de baan zal naar verwachting duizenden exoplaneten rond de dichtstbijzijnde en helderste sterren spotten - perfecte kandidaten voor verder onderzoek met grotere telescopen.
De eerste twee planeten die TESS heeft ontdekt, zijn inderdaad vreemde werelden. Men ziet eruit als een miniatuur Neptunus, maar zit veel dichter bij zijn ster, waardoor het heter en vluchtiger wordt dan de grote blauwe planeet van ons zonnestelsel. De andere is een wereld ter wereld die opgesloten zit in een omhelzing met zijn ster zo strak dat hij in slechts 11 uur een baan voltooit, waardoor de oppervlakte-omstandigheden bijzonder helachtig zijn.
Maar van de duizenden exoplaneten die TESS zal onthullen, zijn wetenschappers vooral geïnteresseerd in slechts een fractie van één procent. Natalia Guerrero, plaatsvervangend manager van TESS Objects of Interest (TOI) bij MIT, zegt dat het ruimtevaartuig echt op jacht is naar ongeveer 50 planeten, elk minder dan vier keer de straal van de aarde en binnen de bewoonbare zone van hun ster. *
"We hopen dat we meer dan dat vinden, maar dat is wat we verwachten", zegt Guerrero.
De Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) maakte op dinsdag 7 augustus deze momentopname van de Grote Magellanic Cloud (rechts) en de heldere ster R Doradus (links) met slechts een enkele detector van een van zijn camera's. een strook van de zuidelijke hemel die TESS heeft vastgelegd in zijn 'eerste licht'-wetenschapsbeeld als onderdeel van zijn eerste ronde van gegevensverzameling. (NASA / MIT / TESS) Hoewel de hele catalogus van exoplaneten wetenschappers zal helpen te leren over de verdeling van planeten over de melkweg, zijn het handjevol dat Guerrero hoopt te vinden de ideale doelen in de zoektocht naar een andere levensdragende wereld. Een planeet met minder dan vier aardstralen is bijvoorbeeld waarschijnlijk rotsachtig en als hij ook op de juiste afstand van zijn ster draait (die afhangt van de grootte en temperatuur van de ster), kan hij vloeibaar oppervlaktewater ondersteunen. Een aantal andere factoren beïnvloedt of het leven op een planeet realistisch zou kunnen bestaan - bijvoorbeeld de overvloed aan organische verbindingen - maar gezien wat we over de aarde weten, lijken rotsachtige planeten met water de beste plek om te beginnen.
Bovendien zal de volgende generatie grote telescopen deze planeten kunnen bestuderen op manieren die tegenwoordig onmogelijk zijn met telescopen. TESS vindt planeten via de transitiemethode, die dips zoekt in sterrenlicht veroorzaakt door een planeet die zich vooraan beweegt. De geavanceerde lichtsensoren op de ruimtetelescoop "kunnen de hoeveelheid licht detecteren die een mot blokkeert wanneer hij over de volle maan vliegt, " zegt Guerrero. Daarom zal elke planeet die TESS ontdekt er een zijn die voor onze ster passeert vanuit ons perspectief, wat een gelegenheid biedt om doelen te vinden voor de volgende grote stap in de jacht op een aarde-achtige wereld: atmosferen meten.
Om erachter te komen wat een exoplaneetatmosfeer is, heb je een instrument nodig dat een spectrometer wordt genoemd, dat de chemische signatuur van hemellichamen kan analyseren. Wanneer een planeet voor zijn ster passeert, passeert een deel van het sterlicht door de atmosfeer en worden bepaalde golflengten van licht uitgefilterd door de aanwezigheid van specifieke elementen. Op dit moment, met zoiets als de Hubble-ruimtetelescoop, kunnen dergelijke metingen alleen worden uitgevoerd voor planeten in de buurt van Jupiter of groter. Maar gigantische ruimtetelescopen - zoals de aanstaande James Webb Space Telescope, een wangedrocht ter grootte van een tennisbaan die gepland staat om in 2021 te lanceren - zullen in staat zijn licht te isoleren dat door de atmosfeer van een kleinere planeet gaat om erachter te komen waaruit de lucht van de planeet bestaat . Met de juiste telescoop en omstandigheden zou een atmosfeer zichzelf kunnen openbaren, en een wereld waarvan we weten dat deze op ware grootte is, zou echt aardachtig kunnen worden als deze een atmosfeer heeft zoals de onze.
TESS zoekt naar planeten die relatief dichtbij zijn, binnen ongeveer 330 lichtjaar, verspreid over de noordelijke en zuidelijke hemisferen (de ruimtetelescoop zoekt nu naar het zuiden en zal ergens volgend jaar naar het noorden draaien). Deze benadering is anders dan de andere grote ruimtetelescoop van NASA op de planeet, Kepler, die al vier jaar naar hetzelfde sterrenveld staart. Terwijl Kepler voldoende licht kan verzamelen om planeten te vinden tot op 3000 lichtjaar afstand, zal de nieuwe onderzoeksmissie met TESS planeten in de buurt vinden op alle locaties aan de hemel.
Abel Mendez, directeur van het Planetary Habitability Lab aan de Universiteit van Puerto Rico in Arecibo, houdt een catalogus bij met tot nu toe gevonden potentieel bewoonbare planeten. Op dit moment staan er in totaal 55 planeten op de lijst, met 22 ter grootte van een aarde, één ter grootte van Mars en 32 "superaarde" die ongeveer twee keer zo groot zijn als de aarde. (Dit zijn optimistische cijfers - volgens de strengste set criteria maken slechts 14 planeten de "bewoonbare" snede.)
Mendez zegt dat hij gelooft dat TESS "tientallen" nieuwe bewoonbare exoplaneten zal opleveren, en de telescoop zal ook het vermogen van zijn team uitbreiden om enkele van deze verre werelden te bestuderen. Van de paar dozijn bekende bewoonbare planeten liggen er slechts vier binnen het gezichtsveld van Arecibo. "TESS zal nog veel meer doelen bieden voor vervolgobservaties door Arecibo en vele andere telescopen over de hele wereld, " zegt Mendez.
Naast het onderzoeken van verre atmosferen, kunnen vervolgobservaties met telescopen over de hele wereld ons een verrassend aantal leren over verre planeten. Neem Pi Mensae c, bijvoorbeeld, de eerste planeet ontdekt door TESS. De wereld draait rond de ster Pi Mensae op ongeveer 60 lichtjaar afstand, of 350 biljoen mijl. Het voltooit een baan in slechts 6, 27 dagen, en het heeft een straal van ongeveer twee keer de grootte van de aarde - twee parameters die TESS kan meten als de planeet voor zijn gastster passeert.
Maar er is nog een cruciaal stukje gegevens dat TESS niet kan meten: massa.
De planeet Pi Mensae c heeft bijna vijf keer de massa van de aarde. Om dit cijfer te berekenen, moesten astronomen teruggaan naar oude gegevens van de ster. Van Pi Mensae, of HD 39091, was al bekend dat het een gigantische planeet had - tien keer de massa van Jupiter. Die planeet werd in 2001 gevonden door de Anglo-Australian Planet Search (een van de vroegste exoplanet-jachtgroepen) via een proces dat radiale snelheid wordt genoemd. De radiale snelheidsmethode kijkt naar verstoringen in de beweging van een ster, die erop kunnen wijzen dat een planeet met zijn zwaartekracht aan de ster trekt. De techniek is vooral nuttig voor het vinden van enorme planeten, maar zodra er een is ontdekt, kunnen radiale snelheidsmetingen worden gebruikt om de massa te berekenen.
"Hoewel het signaal van de [nieuwe] planeet zeker aanwezig is in de gegevens die al bestonden, is het niet erg groot omdat de planeet zo klein is", zegt Jennifer Burt, een postdoctorale fellow van Torres bij het MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research die co -autoriseerd het papier met details over de eerste TESS-planeet.
Technici werken aan het voltooien van de TESS-ruimtetelescoop voorafgaand aan de lancering. (NASA) Na het bepalen van de massa van Pi Mensae c realiseerden astronomen zich dat de planeet waarschijnlijk meer lijkt op een extreem kleine variant van Neptunus dan op een zeer grote variant van de aarde. Maar binnen een paar dagen na de aankondiging van hun eerste planeet, had het TESS-team hun tweede al gevonden - en het is echt een rare.
De planeet draait rond de ster LHS 3844, een koele, kleine ster die een rode dwerg wordt genoemd. Deze coole kleine sterren vertegenwoordigen het meest overvloedige type ster in het universum. Veel rode dwergen hebben planeten die binnen een paar dagen ronddraaien, maar de nieuw ontdekte planeet rond LHS 3844 voltooit zijn baan in slechts 11 uur. Eén week op aarde is goed voor 15 "jaren" op deze planeet, waardoor het in een kleine klasse van planeten met ultrakorte periodes wordt ondergebracht.
In het begin zullen TESS-ontdekkingen bevooroordeeld zijn voor dit soort planeten - herhaalde transits door de ster betekenen dat ze gemakkelijker te detecteren zijn. Met tientallen sterke kandidaten nog steeds op de TESS-lijst voor deze sector, kunnen er tal van ontdekkingen om de hoek zijn. Zulke onderpandplaneten zullen zich opstapelen tijdens de missie, terwijl we wachten om meer aardachtige werelden te ontdekken die in een paar honderd dagen om hun sterren draaien.
Maar zoals Burt aangeeft, schetsen zelfs de onherbergzame planeten een briljant verhaal over de nachtelijke hemel. De ster Pi Mensae, nu met twee bekende planeten, is helder genoeg om met het blote oog te zien. Wanneer de eerste tweejarige missie van TESS voorbij is - en het team al een uitbreiding van de missie plant - moeten we goed begrijpen welke sterren in de buurt hun eigen werelden hebben.
"Tegen de tijd dat TESS zijn missie voltooit, zou je in staat moeten zijn om je achtertuin in te lopen, naar een ster te wijzen en te weten dat er planeten omheen zijn, " zegt Burt. Misschien zal een van die planeten er zelfs een beetje uitzien als de onze.
* Editor's Note, 28 september 2018: een eerdere versie van dit artikel verklaarde ten onrechte dat het TESS-team hoopte ongeveer 50 planeten in de bewoonbare zone te vinden met minder dan vier keer de massa van de aarde, terwijl het in feite minder was dan vier keer de straal van de aarde. Het verhaal is bewerkt om dat feit te corrigeren.
