Wissenschaftler entdecken und validieren die mit TESS gefundenen Exoplaneten mit der längsten Periode

Wissenschaftler der University of New Mexico (UNM) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben zwei der bisher von TESS gefundenen Exoplaneten mit der längsten Periode entdeckt und validiert. Diese langperiodischen großen Exoplaneten umkreisen einen K-Zwergstern und gehören zu einer Klasse von Planeten, die als warme Jupiter bekannt sind. Sie haben Umlaufzeiten von 10–200 Tagen und haben einen Radius von mindestens dem Sechsfachen des Erdradius. Diese jüngste Entdeckung bietet spannende Forschungsmöglichkeiten für die Zukunft bei der Suche nach langperiodischen Planeten, die denen in unserem eigenen Sonnensystem ähneln.

Die Forschungsarbeit mit dem Titel „TOI-4600 b und c: Zwei langperiodische Riesenplaneten umkreisen einen frühen K-Zwerg“ wird in einer zukünftigen Ausgabe von veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe. Die Exoplaneten TOI-4600 b und c wurden mithilfe photometrischer Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) entdeckt und anschließend mit den Teleskopen am Boden beobachtet, da diese eine bessere Auflösung bieten.

Die vom TESS der NASA übernommene Beobachtungsstrategie, die jede Hemisphäre in 13 Sektoren unterteilt, die etwa 28 Tage lang untersucht werden, führt zur umfassendsten Suche nach Transitplaneten am gesamten Himmel. Dieser Ansatz hat bereits seine Fähigkeit unter Beweis gestellt, sowohl große als auch kleine Planeten um verschiedene Arten von Sternen zu erkennen. Im Fall von TOI-4600 handelt es sich bei dem Stern um einen K-Zwergstern, auch Orangenzwerg genannt, bei dem es sich um Sterne handelt, die etwas kleiner und kühler als die Sonne sind.

Exoplaneten müssen ihre Wirtssterne innerhalb der Beobachtungsspanne von TESS mindestens zweimal durchqueren, um von der Science Processing Operations Center (SPOC)-Pipeline und der Quick Look Pipeline (QLP) im richtigen Zeitraum erkannt zu werden, die die 2-Minuten- und 30-Minuten-Pipeline durchsuchen. Minuten-Trittfrequenz-TESS-Daten. Da 74 % der gesamten Himmelsabdeckung von TESS nur 28 Tage lang beobachtet werden, haben die meisten entdeckten TESS-Exoplaneten Zeiträume von weniger als 40 Tagen. Daher machen die Zeiträume von TOI-4600 b von 82,69 Tagen oder fast drei Monaten und die Zeiträume von TOI-4600 c von 482,82 Tagen oder 16 Monaten ihre Entdeckungen noch wertvoller.

Ismael Mireles von der University of New Mexico, der Hauptautor des Papiers, analysierte zusammen mit Mitarbeitern, darunter Diana Dragomir, Assistenzprofessorin am Institut für Physik und Astronomie der UNM, und Mitarbeitern vom Massachusetts Institute of Technology und der Universität Bern, die Daten der Reihe nach um die Perioden und Größen dieser Planeten zu messen.

Nachdem Mireles und sein Team die Transite zunächst entdeckt hatten, mussten sie bestätigen, dass es sich tatsächlich um Planeten handelte, und feststellen, von welchem ​​Signal der Stern kam. Die Diagnosetools mit TESS zeigten, dass die vom Zielort kommenden Signale tatsächlich korrekt waren.

Mit Hilfe der Untergruppe 1 (SG1) des TESS-Follow-up Observing Program (TFOP), einem globalen Netzwerk professioneller und Amateurastronomen mit Zugang zu kleinen und großen Teleskopen, beobachteten und beobachteten sie einen Transit und bestätigten damit für die Forscher, dass es sich um diesen Planeten handelt ist tatsächlich am Ziel. Ein weiterer Faktor, den Mireles und sein Team berücksichtigen mussten, waren die Massen und Größen der Planeten. Um dies zu erreichen, ersetzten sie die Geschwindigkeitsmessungen, um zu beobachten, wie stark der Mutterstern wackelt, weil der Mutterstern den Planeten anzieht.

„Als wir die Messungen erhielten, sahen wir nur sehr wenig Bewegung im Zielstern. Wenn man also anfängt, könnte man für das, was wir sahen, verantwortlich sein. Diese beiden Dinge zusammen schlossen es so gut wie aus. Zu diesem Zeitpunkt waren wir uns dessen sicher.“ „Wir hatten zwei Planeten“, erklärte Mireles.

Die Forscher fanden heraus, dass diese beiden Planeten und der innere Planet TOI-4600 b 82,69 Tage lang sind und einen Radius haben, der etwa knapp dem Siebenfachen des Erdradius entspricht. Er liegt zwischen der Größe von Neptun und Saturn. Dieser Planet, TOI-4600 b, hat eine geschätzte Temperatur von etwa 170 Grad Fahrenheit, was heiß, aber kälter ist als viele der Planeten, die Astronomen gefunden haben.

Der zweite gefundene Planet, TOI-4600 c, hat etwa das Neuneinhalbfache des Erdradius, was bedeutet, dass er ungefähr so ​​groß wie Saturn ist. Als TESS den Stern zum ersten Mal beobachtete, passierte er zunächst nur einen einzigen Durchgang, bevor er fast drei Jahre später ein zweites Mal durchquerte.

„Sobald Sie zwei Transite haben, haben Sie eine Vorstellung davon, wie die Zeiträume aussehen können. Es könnten die 965 Tage sein, die sie trennen, die Hälfte davon, ein Drittel, ein Viertel usw. Die kürzeren Zeiträume könnten ausgeschlossen werden, weil TESS beobachtet hatte Der Stern blieb lange Zeit bestehen, sodass ihm nur zwei Perioden blieben: 965 Tage oder die Hälfte davon“, erklärte Mireles.

Die Forscher verwendeten ein von Hugh Osborn an der Universität Bern entwickeltes Modell, um die möglichen Umlaufzeiten zu vergleichen und zu bestimmen, welche Umlaufzeit am wahrscheinlichsten war. Sie fanden heraus, dass die Hälfte von 965, oder genauer gesagt 482,82 Tage, wahrscheinlicher war. Mit einer Periode von 482,82 Tagen ist TOI-4600 c der Planet mit der längsten Periode, der bisher von TESS gefunden wurde, und mit einer Temperatur von etwa -110 Grad Fahrenheit ist er einer der kältesten Planeten, die TESS gefunden hat.

Katharine Hesse, TOI & Vetting Lead am MIT, arbeitete mit Mireles und seinem Team an der Datenanalyse von TESS zusammen. Hesse half bei der Verarbeitung und Analyse der großen Datenmengen und stellte das System in den Kontext anderer Mehrplanetensysteme, die von Missionen wie TESS gefunden wurden. Der Vergleich des TOI-4600-Systems mit anderen entdeckten Exoplanetensystemen hilft bei der Erforschung von Merkmalen wie Entstehungszeit und -prozessen und half den Forschern, dieses System in den breiteren Kontext von Exoplanetensystemen einzuordnen.

„Das Wichtigste ist, mehr über die Planetenentstehung herauszufinden, denn basierend auf dem, was wir über die Exoplaneten wissen, die wir bisher gefunden haben, sieht nichts wirklich wie das Sonnensystem aus. Das Interessante ist, dass wir etwas über diese Planetenentstehung lernen wollen. Wir Mittlerweile gibt es über 5.000 Exoplaneten, aber keines dieser Systeme sieht wirklich wie das Sonnensystem aus. Deshalb wollen wir herausfinden, wie diese verschiedenen Arten von Systemen entstanden und wanderten“, sagte Mireles.

Mireles und Forscher sind an diesen Erkenntnissen interessiert, da zwei Riesenplaneten mit langer Periode entdeckt wurden. Dabei handelt es sich um eine Konfiguration, die Astronomen nicht oft sehen, obwohl das gefundene Sonnensystem vier riesige große Planeten mit langer Periode oder einen Planeten mit langer Periode aufwies.

Dies führt zu weiteren Forschungsdiskussionen und Fragen, wie Mireles betont: „Wir wollen herausfinden, wie diese entstehen? Gibt es noch andere Planeten in diesem System? Sagt uns das etwas darüber, wie sich diese Riesenplaneten auf kleinere Planeten auswirken, die sich dort befinden könnten?“ Vielleicht sind sie dort nicht drin und warum sind sie nicht da? Es gibt immer noch Dinge, die wir herausfinden wollen und die uns viel über die Planetenentstehung verraten werden.“

Abschließend wirbt Mireles für einen Aufruf zum Handeln an Bürgerwissenschaftler und Hobbyisten in der Astronomie, sich an dieser Forschungsentdeckung zu beteiligen und sich daran zu beteiligen. Am Montag, den 16. Oktober, wird es für diejenigen, die interessiert sind und die ihn beobachten möchten, eine weitere mögliche Transitmöglichkeit geben, um weiter zu bestätigen, dass die Periode des äußeren Planeten tatsächlich 482 Tage beträgt. Menschen mit noch kleineren Teleskopen könnten teilnehmen, wenn sie über die richtigen Werkzeuge verfügen.

„Es gibt definitiv Leute, die Bürgerwissenschaftler oder Amateurastronomen sind, die ihre eigenen Teleskope haben und uns bei all diesen Beobachtungen helfen. Es gibt eine Gruppe von Leuten mit Zugang zu Teleskopen, die im Wesentlichen bestätigen, dass ein Transitereignis auf dem interessierenden Stern stattfindet.“ „, sagte Mireles.

„Menschen, die entweder im Ruhestand sind oder einem anderen Job nachgehen, aber auch Amateurastronomen sind, liefern sehr nützliche Daten, um bei der Verifizierung dieser Planeten zu helfen. Die Ergebnisse, die sie produzieren, sind von professioneller Qualität. Die Bemühungen dieser engagierten Bürgerwissenschaftler sind es.“ entscheidend für den Prozess der Bestätigung dieser Planeten“, erklärte Dragomir, Assistenzprofessor in der Abteilung für Physik und Astronomie der UNM.