Att upptäcka exoplaneter är ett svårt jobb. Med tanke på utmaningarna är det fantastiskt att vi har hittat någon alls. Men astronomer är smarta, så det finns för närvarande mer än 4 300 bekräftade exoplaneter. De sträcker sig från små världar i Merkurius storlek till planeter större än Jupiter, men de flesta av dem har en sak gemensamt: de kretsar nära sin hemstjärna.
Detta beror inte på att de flesta planeter kretsar nära sina stjärnor, utan på att våra observationer har en partiskhet mot planeter som kretsar nära. Det vanligaste sättet att upptäcka exoplaneter är känt som transiteringsmetod. Det är här en planet passerar framför vår syn på en stjärna, vilket gör att stjärnan dämpas något. Det är en enkel idé i princip, men i praktiken är det svårt. Stjärnor varierar i ljusstyrka av sig själva på grund av saker som blossar och stjärnfläckar. För att bekräfta en planet måste du se ett återkommande mönster i hur en stjärna dimper, och det betyder att du måste observera flera transiter av en planet. Om en planet kretsar runt stjärnan med några dagars eller månaders mellanrum kan du bekräfta en planet ganska snabbt. Men om en planet kretsar runt en stjärna vartannat år kan det ta ett decennium eller mer av observationer för att vara säker.
Det observerade flimmer från en stjärna under transitering av en exoplanet. Kredit: EPIC
Även med denna partiskhet har vi lärt oss mycket om planetsystem. Vi vet att det finns 'heta Jupiters' som kretsar nära sina stjärnor på några dagar, och kolvärldar som skulle se väldigt annorlunda ut än jorden. Vi vet också nu att vårt solsystem med dess steniga inre planeter och gasformiga yttre planeter inte är typiskt för de flesta stjärnsystem. Ändå är det lite vi vet om planeter med banor som är ett år eller längre. Men det börjar förändras, som framgår av en ny tidning.
De flesta exoplaneter vi känner till hittades av Kepler-uppdraget. Medan Kepler hittade några exoplaneter med omloppsperioder längre än 100 dagar, är de svårare att bekräfta. Dessutom, eftersom transitmetoden bara berättar storleken på en planet i förhållande till dess stjärna, låter Kepler-data oss inte bestämma en planets massa. Detta är särskilt besvärligt för planeter i Jupiterstorlek. Eftersom vikten av en stor planet gör att den komprimeras mer, kan en planet med Jupitermassa och en brun dvärg 30 gånger mer massiv ha ungefär samma storlek. Att bestämma massan av dessa exoplaneter är målet för Giant Outer Transiting Exoplanet Mass Survey, eller GOT'EM Survey för kort.
I detta senaste arbete använde teamet ett annat sätt att studera exoplaneter som kallas radiellhastighetsmetoden. När en planet kretsar runt sin stjärna, drar den i stjärnan gravitationsmässigt, vilket får stjärnan att vackla något. När en stjärna vinglar mot och bort från oss, förskjuts stjärnans ljus lite till det blå och röda i ett regelbundet mönster på grund av Dopplereffekten. Denna metod är särskilt användbar för stora planeter, och den kan användas för att mäta en planets massa eftersom mängden wobble beror på planetens massa.
Det relativa hastighetsmåttet för Kepler-1514. Kredit: Dalba, Paul A., et al
Teamet fokuserade på en exoplanet känd som Kepler-1514b, som kretsar runt sin stjärna var 218:e dag. Den upptäcktes 2016 och är känd för att ha en diameter som är cirka 10 % större än Jupiter. Med hjälp av ett av Keck Observatory-teleskopen på Hawaii gjorde de radiella hastighetsmätningar av stjärnan Kepler-1514 och fastställde att exoplaneten har en massa på cirka 5,3 Jupiters.
Studier som denna kommer att vara användbara för framtida uppdrag som Nancy Grace Roman Space Telescope som planeras för uppskjutning 2025, som kommer att försöka avbilda stora exoplaneter direkt. Att känna till storleken och massan på GOT'EM-världar hjälper oss att uppskatta deras temperatur och ljusstyrka, vilket kan jämföras med observationer i framtiden.
Referens:Dalba, Paul A., et al. ' Undersökning av gigantiska yttre transiterande exoplanetmassor (GOT'EM). I. Bekräftelse av en excentrisk, sval Jupiter med en inre planet i jordstorlek som kretsar kring Kepler-1514 .'arXiv förtryckarXiv: 2012.04676 (2020).
Referens:Morton, Timothy D., et al. ' Falskt positiva sannolikheter för alla Kepler-objekt av intresse: 1284 nyligen validerade planeter och 428 sannolika falska positiva .'The Astrophysical Journal822,2 (2016): 86.