Spazio

Missione Tess scopre il primo mondo con due stelle.

Nel 2019, quando Wolf Cukier terminò il suo ultimo anno alla Scarsdale High School di New York, si unì al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, come stagista estivo. Il suo compito era quello di esaminare le variazioni di luminosità delle stelle catturate dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA e caricate nel progetto scientifico TESS di Planet Hunters.

"Stavo esaminando i dati per tutto ciò che i volontari avevano segnalato come un binario a eclissi, un sistema in cui due stelle ruotano l'una attorno all'altra e dal nostro punto di vista si eclissano a vicenda ogni orbita", ha detto Cukier. “Circa tre giorni dopo il mio internato, ho visto un segnale da un sistema chiamato TOI 1338. All'inizio ho pensato che fosse un'eclissi stellare, ma i tempi erano sbagliati. Si è rivelato essere un pianeta. "

I ricercatori che lavorano con i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA hanno scoperto il primo pianeta circumbinary della missione, un mondo in orbita attorno a due stelle. Il pianeta, chiamato TOI 1338 b, è circa 6,9 volte più grande della Terra, o tra le dimensioni di Nettuno e Saturno. Si trova in un sistema distante 1.300 anni luce dalla costellazione Pictor. Le stelle nel sistema formano un binario a eclissi, che si verifica quando i compagni stellari si girano attorno nel nostro piano visivo. Uno è circa il 10% più massiccio del nostro Sole, mentre l'altro è più freddo, più scuro e solo un terzo della massa del Sole. I transiti di TOI 1338 b sono irregolari, tra ogni 93 e 95 giorni, e variano in profondità e durata grazie al movimento orbitale delle sue stelle. TESS vede solo i transiti che attraversano la stella più grande - i transiti della stella più piccola sono troppo deboli per essere rilevati. La sua orbita è stabile per almeno i prossimi 10 milioni di anni. L'angolo dell'orbita per noi, tuttavia, cambia abbastanza da far cessare il transito del pianeta dopo il novembre 2023 e riprendere otto anni dopo.
Crediti: Goddard Space Flight Center della NASA

TOI 1338 b, come viene ora chiamato, è il primo pianeta circumbinary di TESS, un mondo in orbita attorno a due stelle. La scoperta è stata presentata in una discussione di gruppo lunedì 6 gennaio, al 235 ° meeting della American Astronomical Society a Honolulu. Un documento, che Cukier è stato coautore di scienziati della Goddard, della San Diego State University, dell'Università di Chicago e di altre istituzioni, è stato presentato a una rivista scientifica.

Il sistema TOI 1338 si trova a 1.300 anni luce di distanza nella costellazione Pictor. Le due stelle si orbitano a vicenda ogni 15 giorni. Uno è circa il 10% più massiccio del nostro Sole, mentre l'altro è più freddo, più scuro e solo un terzo della massa del Sole.

TOI 1338 b è l'unico pianeta conosciuto nel sistema. È circa 6,9 volte più grande della Terra o tra le dimensioni di Nettuno e Saturno. Il pianeta orbita quasi nello stesso piano delle stelle, quindi subisce regolari eclissi stellari.

TESS ha quattro telecamere, ognuna delle quali acquisisce un'immagine a pieno formato di una macchia di cielo ogni 30 minuti per 27 giorni. Gli scienziati usano le osservazioni per generare grafici su come la luminosità delle stelle cambia nel tempo. Quando un pianeta attraversa davanti alla sua stella dalla nostra prospettiva, un evento chiamato transito, il suo passaggio provoca un netto calo della luminosità della stella.

Ma i pianeti in orbita attorno a due stelle sono più difficili da rilevare rispetto a quelli in orbita attorno a una. I transiti di TOI 1338 b sono irregolari, tra ogni 93 e 95 giorni, e variano in profondità e durata grazie al movimento orbitale delle sue stelle. TESS vede solo i transiti che attraversano la stella più grande; i transiti della stella più piccola sono troppo deboli per essere rilevati.

"Questi sono i tipi di segnali con cui gli algoritmi lottano davvero", ha dichiarato l'autore principale Veselin Kostov, ricercatore presso l'Istituto SETI e Goddard. "L'occhio umano è estremamente bravo a trovare schemi nei dati, in particolare schemi non periodici come quelli che vediamo nei transiti da questi sistemi."

Questo spiega perché Cukier ha dovuto esaminare visivamente ogni potenziale transito. Ad esempio, inizialmente pensava che il transito di TOI 1338 b fosse il risultato del passaggio della stella più piccola nel sistema di fronte a quella più grande - entrambi causano cali di luminosità simili. Ma i tempi erano sbagliati per un'eclissi.

Dopo aver identificato il TOI 1338 b, il team di ricerca ha utilizzato un pacchetto software chiamato eleanor, intitolato a Eleanor Arroway, il personaggio centrale del romanzo di Carl Sagan "Contact", per confermare che i transiti erano reali e non il risultato di artefatti strumentali.

"In tutte le sue immagini, TESS sta monitorando milioni di stelle", ha affermato la coautrice Adina Feinstein, una studentessa laureata presso l'Università di Chicago. "Ecco perché il nostro team ha creato eleanor. È un modo accessibile per scaricare, analizzare e visualizzare i dati di transito. Lo abbiamo progettato pensando ai pianeti, ma altri membri della comunità lo usano per studiare stelle, asteroidi e persino galassie. "

Il TOI 1338 era già stato studiato da terra mediante rilevamenti della velocità radiale, che misuravano il movimento lungo la nostra linea di vista. Il team di Kostov ha usato questi dati di archivio per analizzare il sistema e confermare il pianeta. La sua orbita è stabile per almeno i prossimi 10 milioni di anni. L'angolo dell'orbita per noi, tuttavia, cambia abbastanza da far cessare il transito del pianeta dopo il novembre 2023 e riprendere otto anni dopo.

Le missioni Kepler e K2 della NASA avevano precedentemente scoperto 12 pianeti circumbinary in 10 sistemi, tutti simili al TOI 1338 b. Le osservazioni sui sistemi binari sono distorte verso la ricerca di pianeti più grandi, ha detto Kostov. I transiti di corpi più piccoli non hanno un effetto così grande sulla luminosità delle stelle. TESS dovrebbe osservare centinaia di migliaia di binari che eclissano durante la sua missione iniziale di due anni, quindi molti altri di questi pianeti circumbinary dovrebbero essere in attesa di essere scoperti.

TESS è una missione NASA Astrophysics Explorer guidata e gestita dal MIT a Cambridge, nel Massachusetts, e gestita dal Goddard Space Flight Center della NASA. Altri partner includono Northrop Grumman, con sede a Falls Church, in Virginia; Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California; il centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian a Cambridge, nel Massachusetts; Lincoln Laboratory del MIT; e lo Space Telescope Science Institute di Baltimora. Più di una dozzina di università, istituti di ricerca e osservatori in tutto il mondo partecipano alla missione.

Banner: In questa illustrazione, TOI 1338 b è stagliato dalle sue stelle ospiti. TESS rileva solo i transiti dalla stella più grande. Credito: Goddard Space Flight Center della NASA / Chris Smith

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