Kuinka monta eksoplaneettaa on olemassa? Ei niin kauan sitten, emme tienneet, onko sellaisia. Sitten havaitsimme muutama pulsareiden ympärillä. Sitten Kepler-avaruusalus käynnistettiin ja se löysi pari tuhat muuta. NASAn TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) on toiminnassa, ja uusi tutkimus ennustaa sen tuloksia.
Keplerin havainnot antoivat meille paremman kuvan muiden aurinkojärjestelmien planeettojen tyypeistä ja lukumäärästä. Mutta Keplerillä oli rajoitukset ja oma näytteenottopoikkeama mittausmenetelmiensä takia. Kepler keskittyi myös vain yhteen pieneen taivaan alueeseen, joka käsitti noin 0,25% taivaasta. On mahdollista, mutta ei välttämättä todennäköistä, että pieni taivaanosa, johon Kepler keskittyi, ei edusta suurempaa otosta.
TESS on paljon erilainen kuin Kepler, etenkin sen taivaan alueella, jota se peittää. Se suorittaa koko taivaan tutkimuksen mieluummin kuin pieneen osaan taivasta keskittyneen tutkimuksen sijaan. NASAn uusi planeettametsästäjä keskittyy myös kirkkaimpiin tähtiin. Tämä johtuu siitä, että sen päätieteellinen tavoite on löytää Neptunusta suurempia planeettoja, jotka kiertävät kirkkaita tähtiä. Tähtien on oltava kirkkaita, jotta spektroskooppiset seurannat voivat määrittää planeetan massat ja ilmakehän koostumukset.
Vaikka meillä ei ole yksimielisyyttä siitä, kuinka yleiset eksoplaneetit ovat niiden koon ja kiertoratojen suhteen, Kepler osoitti meille, että eksoplaneetit ovat yleisiä. Suurimmalla osalla tähtiä on ne. Mutta monet Keplerin löytämistä eksoplaneetoista ovat erittäin kaukana, sadasta tuhansiin parsekkeihin. Niin yksityiskohtaisia seurantahavaintoja on vaikeaa tai mahdotonta. Koska Tess keskittyy lähemmäksi, kirkkaampia tähtiä lähemmäksi maata, mikä tekee seurantahavainnoista muiden 'laajuuksien kanssa helpompaa, sen tulosten tulisi olla edustavampia ja tarkempia eksoplaneetan populaatioiden määrittämisessä.
Uusi tutkimus NASAn ja Marylandin yliopiston Thomas Barclayltä, Lehighin yliopiston Joshua Pepperiltä ja NASAn Elisa Quintanalta on ennustanut TESSin tulokset. Heidän julkaisunsa julkaistiin The Astrophysical Journal -lehdessä. Kolme tutkijaa käytti arvioidensa laatimiseen sitä, mitä tiedämme tähtien populaatiosta ja mitä tiedämme eksoplaneettojen populaatioista yhdessä TESS: n tarkkailutilojen kanssa.
Niiden simuloinnissa on kolme tekijää:
- Tähtien populaation simulointi, jota TESS tarkkailee.
- Edustava näyte planeetoista, jotka kiertävät noita tähtiä.
- Ennuste, kuinka monta planeettaa TESS havaitsee.
Heidän arvioitaan kutsutaan ”sadon simulaatioksi”, eikä se ole ensimmäinen, jonka tähtitieteilijät ovat keksineet. Mutta ennen kuin pääsemme numeroihin, kysymys: Miksi meidän on tiedettävä etukäteen, mitä TESS löytää?
Vastaus tähän on saada etusivu siitä, millainen seurantaohjelma voi näyttää. Tähtitieteilijät haluavat suunnitella eteenpäin, koska resurssien tarkkailu on niin rakas. He eivät halua odottaa, kunnes kaikki TESS: n tulokset ovat saapuneet, ennen kuin he ajattelevat seuraavia vaiheita. Tai ehkä he ovat vain innoissaan kuin lapset karkkitarinassa. Hieman molemmat, luultavasti.
Barclay, Pepper ja Quintana ajoivat simulaationsa 300 kertaa keksiäkseen ennustetun sadon. Niiden tuloksissa on paljon yksityiskohtia, jotka liittyvät tähti planeettojen kiertoradaan, erilaiseen havaintotapaan, jota käytetään planeettojen havaitsemiseen, ja kuinka se kaikki liittyy seurantatutkimuksiin. Mutta lyhyemmässä muodossa tässä on se, mitä kolmen tutkijan mielestä TESS löytää suunnitellun kaksivuotisen tehtävänsä aikana:
- Yhteensä 14 000 eksoplaneettaa
- Niistä 2100 on pienempi kuin 4 maan sädettä (4R), 280 pienemmistä kuin 2R
- 70 asuttavaa planeettaa, jotka kiertävät punaisia kääpiötähteitä, joista 9 on pienempiä kuin 2R
- 10 maapallomaista maailmaa, joka on pienempi kuin 2R, voisi olla aurinkomme kaltaisen tähden asumisalueella
Se on aika jännittävä kuljetus. 14 000 eksoplaneettaa, joista 10 voisi olla maapallomaisia maailmoja, jotka sijaitsevat Auringon kaltaisen tähden asumisalueella. Se ei tarkoita sitä, mitä TESS löytää, mutta sen pitäisi olla hyvä likiarvo ja kiehtova. Varsinkin koska toisin kuin Kepler, TESS: n eksoplaneetit ovat tärkeimmät kohteet lisähavainnoille ja karakterisoinnille.
Tämä ei ole ensimmäinen TESS-tuoton simulointi. Mutta tämä tehdään todellisen eikä simuloidun tähtien populaation avulla, joten sen pitäisi olla tarkempi. Toista satojen simulointia vuodelta 2015 voi tarkastella täältä ja yhden vuodelta 2017 täältä.
Simulaatiotulokset osoittavat meille, että löydämme todennäköisesti maan kaltaisia planeettoja asuttavilla alueilla. Suurin osa niistä kiertää punaisia kääpiöitä, mutta pienen määrän tulisi olla aurinkomaisten tähtien ympärillä. Tätä kaikki haluavat tietää.
Mutta ehkä tärkeämpää on, että nämä simulaatiot osoittavat meille, että TESS saavuttaa tavoitteensa: havaita Neptunusta pienempiä planeettoja, joita voidaan tutkia jatkotutkimuksissa niiden massojen ja ilmakehän meikkien määrittämiseksi.
Molemmissa tapauksissa TESS on oikealla tiellä, jotta saadaan aikaan hyviä tuloksia.
- Tutkimusasiakirja: Tarkistettu Exoplanet-saanto kauttakulkua käyttävän Exoplanet Survey Satellite -palvelun (TESS) kautta
- Tutkimusdokumentti: SIIRTYVÄT EXOPLANET-TUTKIMUKSEN SATELLIITIT: PLANETIN TUNNISTAMISEN JA ASTROFYYSINEN VÄÄRITTELYMERKINTEN simulointi
- Tutkimuspaperi: Planeetan havaitsemissimulaatiot useille mahdollisille TESS-laajennetulle tehtävälle
- NASA TESS Science Support Center
- NASA Keplerin tehtävän yleiskatsaus
- Wikipedian merkintä: TESS
