NASAs nyeste planetjeger har sannsynligvis funnet sin første planet, og dager etter det, den andre. Astronomer venter på uavhengig bekreftelse fra andre teleskoper, men en mengde nye planeter kan rulle inn takket være en kandidatliste 73 dypt og telle - et imponerende drag for et romteleskop som tok sitt første vitenskapsbilde for mindre enn to måneder siden.
The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ble lansert i april i år og tilbrakte noen måneder på å fly til den endelige bane, løpe ut så langt som til månen og deretter tilbake i nærheten for å overføre data til Jorden. Fra dette utsnittet vil TESS gjennomføre en to-årig undersøkelse for å skanne rundt 85 prosent av himmelen. Det kretsløpende observatoriet forventes å oppdage tusenvis av eksoplaneter rundt de nærmeste og lyseste stjernene - perfekte kandidater for videre studier ved bruk av større teleskoper.
De to første planetene som TESS oppdaget er virkelig rare verdener. Man ser ut som en miniatyr Neptun, men sitter mye nærmere stjernen sin, noe som gjør den varmere og mer flyktig enn solsystemets store blå planet. Den andre er en jordstørrelse verden som er innelåst i en omfavnelse med stjernen sin så tett at den fullfører en bane på bare 11 timer, noe som gjør overflateforholdene spesielt helvete.
Men av de tusenvis av eksoplaneter som TESS vil avsløre, er forskere først og fremst interessert i bare en brøkdel av en prosent. Natalia Guerrero, TESS Objects of Interest (TOI) -sjef hos MIT, sier romskipet virkelig er på jakt etter rundt 50 planeter, hver mindre enn fire ganger jordens radius og innenfor stjernens beboelige sone. *
"Vi håper vi finner mer enn det, men det er hva vi forventer, " sier Guerrero.
Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) tok dette øyeblikksbildet av den store magellanske skyen (til høyre) og den lyse stjernen R Doradus (til venstre) med bare en enkelt detektor av et av kameraene sine tirsdag 7. august. Rammen er en del av et skår av den sørlige himmelen TESS fanget i sitt "første lys" vitenskapsbilde som en del av sin første runde med datainnsamling. (NASA / MIT / Tess) Mens hele katalogen over eksoplaneter vil hjelpe forskere å lære om fordelingen av planeter over galaksen, er den håndfulle som Guerrero håper å finne mest, ideelle mål i jakten på en annen livsbærende verden. En planet som er mindre enn fire jordradier er sannsynligvis steinete, og hvis den også går i bane rundt riktig avstand fra stjernen (som avhenger av stjernens størrelse og temperatur), kan den støtte flytende overflatevann. En rekke andre faktorer påvirker om livet realistisk kan eksistere på en planet - for eksempel overflod av organiske forbindelser - men gitt det vi vet om jorden, virker steinete planeter med vann som det beste stedet å starte.
I tillegg vil neste generasjon store teleskoper kunne studere disse planetene på måter som er umulige med teleskoper i dag. TESS finner planeter via transittmetoden, som ser etter fall i stjernelys forårsaket av en planet som beveger seg foran. De sofistikerte lyssensorene på romteleskopet "kan oppdage lysmengden en møll blokkerer ut når den flyr over fullmåne, " sier Guerrero. Derfor vil hver planet som TESS oppdager, være en som går foran sin stjerne fra vårt perspektiv, som gir en mulighet til å finne mål for det neste store steget i jakten på en jordlignende verden: måling av atmosfærer.
For å finne ut hva en eksoplanettatmosfære er laget av, trenger du et instrument som kalles et spektrometer, som kan analysere den kjemiske signaturen til himmelobjekter. Når en planet passerer foran stjernen sin, passerer noe av stjernelyset gjennom atmosfæren, og visse bølgelengder av lys filtreres ut ved tilstedeværelsen av spesifikke elementer. Akkurat nå, med noe som Hubble-romteleskopet, kan slike målinger bare tas for nærliggende Jupiter-planeter eller større. Men gigantiske romteleskoper - de som det kommende James Webb romteleskopet, en monstrositet på tennisbanen i størrelse planlagt til å bli lansert i 2021 - vil kunne isolere lys som passerer gjennom atmosfæren til en mindre planet for å finne ut hva planetens luft er laget av . Med riktig teleskop og forhold kan en atmosfære avsløre seg, og en verden vi kjenner er jordstørrelse, kan virkelig bli jordlignende hvis den har en atmosfære som vår.
TESS søker etter planeter som er relativt nærme, i løpet av rundt 330 lysår, spredt over de nordlige og sørlige halvkule (romteleskopet søker i sør akkurat nå og vil vende seg mot nord en gang neste år). Denne tilnærmingen er i motsetning til NASAs andre store planetjakt-romteleskop, Kepler, som har stirret på det samme stjernefeltet i rundt fire år. Mens Kepler kan samle nok lys til å finne planeter så langt som 3000 lysår unna, vil det nye undersøkelsesoppdraget med TESS finne planeter i nærheten på alle steder på himmelen.
Abel Mendez, direktør for Planetary Habitability Lab ved University of Puerto Rico i Arecibo, holder en katalog over potensielt beboelige planeter som hittil er funnet. Akkurat nå er det totalt 55 planeter på listen, med 22 jordstore, en Mars-størrelse og 32 "Super-Earths" som er omtrent dobbelt så store som Jorden. (Dette er optimistiske tall - under det strengeste kriteriet er det bare 14 planeter som gjør det ”beboelig” kuttet.)
Mendez sier at han tror TESS vil gi "dusinvis" av nye beboelige eksoplaneter, og teleskopet vil også utvide teamets evne til å studere noen av disse fjerne verdenene. Av par dusin kjente beboelige planeter er bare fire innenfor synsfeltet til Arecibo. "TESS vil gi mange flere mål for oppfølgingsobservasjoner fra Arecibo og mange andre teleskoper rundt om i verden, " sier Mendez.
I tillegg til sondering av fjerne atmosfærer, kan oppfølgingsobservasjoner med teleskoper rundt om i verden lære oss en overraskende mengde om fjerntliggende planeter. Ta for eksempel Pi Mensae c, den første planeten som ble oppdaget av TESS. Verden går i bane rundt stjernen Pi Mensae omtrent 60 lysår unna, eller 350 billioner miles. Den fullfører en bane på bare 6, 27 dager, og den har en radius som er omtrent dobbelt så stor som jorda - to parametere som TESS kan måle når planeten passerer foran sin vertsstjerne.
Men det er en annen avgjørende bit av data som TESS ikke kan måle: masse.
Planeten Pi Mensae c har nesten fem ganger jordens masse. For å beregne dette tallet måtte astronomer dyppe tilbake i gamle data om stjernen. Pi Mensae, eller HD 39091, var allerede kjent for å ha en gigantisk planet - ti ganger massen til Jupiter. Den planeten ble funnet i 2001 av Anglo-Australian Planet Search (en av de tidligste jaktgruppene for exoplaneter) gjennom en prosess som ble kalt radial hastighet. Radialhastighetsmetoden ser på forstyrrelser i en stjerners bevegelse, noe som kan indikere at en planet trekker på stjernen med dens tyngdekraft. Teknikken er først og fremst nyttig for å finne store planeter, men når en først er oppdaget, kan radiale hastighetsmålinger brukes til å beregne masse.
"Mens det [nye] planetens signal definitivt er til stede i dataene som allerede eksisterte, er det ikke veldig stort fordi planeten er så liten, " sier Jennifer Burt, en postdoktor ved Torres ved MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, som -autorisert papiret som beskrev den første TESS-planeten.
Teknikere jobber for å fullføre TESS-romteleskopet før lansering. (NASA) Etter å ha bestemt massen av Pi Mensae c, innså astronomer at planeten sannsynligvis er mer lik en ekstremt liten variant av Neptun i stedet for en veldig stor variant av jorden. Men i løpet av noen dager etter kunngjøringen om sin første planet, hadde TESS-teamet allerede funnet sin andre - og det er virkelig rart.
Planeten kretser rundt stjernen LHS 3844, som er en kul, liten stjerne som kalles en rød dverg. Disse kule små stjernene representerer den mest rikholdige stjernetypen i universet. Mange røde dverger har planeter som går i bane i løpet av noen dager, men den nyoppdagede planeten rundt LHS 3844 fullfører sin bane på bare 11 timer. En uke på jorden utgjør 15 "år" på denne planeten, og setter den inn i en liten klasse av ultra-korte periode-planeter.
Til å begynne med vil TESS-funn være partiske mot denne typen planeter - gjentatte transitt over stjernen betyr at de er lettere å oppdage. Med mange titalls sterke kandidater fremdeles på TESS-listen for denne sektoren, kan det være mange funn rett rundt hjørnet. Slike sikkerhetsplaneter vil hoper seg opp under oppdraget mens vi venter på å oppdage flere jordlignende verdener som går i bane rundt stjernene deres om noen hundre dager.
Men som Burt påpeker, selv de ugjestmilde planetene maler en strålende historie om nattehimmelen. Stjernen Pi Mensae, nå med to kjente planeter, er lys nok til å se med det blotte øye. Når TESSs første to år lange oppdrag er oppe - og teamet allerede planlegger en misjonsutvidelse - bør vi ha en god forståelse av hvilke nærliggende stjerner som kretser rundt sine egne verdener.
"Når TESS er ferdig med oppdraget, bør du kunne gå ut i hagen din, peke på en stjerne og vite at det er planeter rundt det, " sier Burt. Kanskje en av disse planetene til og med vil se litt ut som vår egen.
* Redaktørens merknad 28. september 2018: En tidligere versjon av denne artikkelen uttalte feil at TESS-teamet håpet å finne rundt 50 planeter i den beboelige sonen med mindre enn fire ganger massen av Jorden, da det faktisk var mindre enn fire ganger jordens radius. Historien er redigert for å rette opp det faktum.
