TESS vindt zijn eerste aardse planeet in de bewoonbare zone

TOI 700 d artist impression
Artist impression van TOI 700 d, de eerste door de TESS ontdekte planeet met de grootte van de Aarde in de bewoonbare zone rond zijn ster. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

De ontdekking van TOI 700 d is een mijlpaal voor de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA. Het is voor het eerst dat TESS een planeet met ongeveer de afmetingen van de Aarde heeft gevonden die zich in de bewoonbare zone van zijn ster bevindt. De bewoonbare zone is de zone rond een ster waar aan het oppervlak van een planeet vloeibaar water kan voorkomen. De ontdekking werd op 6 januari aangekondigd tijdens de jaarlijkse meeting van de American Astronomical Society.

De nieuwe planeet heeft de aanduiding TOI 700 d gekregen en draait om een ster die 101,5 lichtjaar van de Aarde is verwijderd. Omdat de ster relatief dicht bij de Aarde staat kan de ster ook met andere instrumenten vanaf de Aarde bestudeerd worden.

TESS is ontworpen om planeten met de grootte van de Aarde bij nabije sterren te vinden. Planeten die in een baan rond nabije sterren draaien zijn gemakkelijker met grotere telescopen vanaf de Aarde of vanuit de ruimte te bestuderen. De ontdekking van TOI 700 d is het bewijs dat de satelliet dit ook kan.

TESS werd in 2018 gelanceerd om met behulp van de transitiemethode op jacht te gaan naar exoplaneten. Ook de voorganger van TESS, de roemruchte Kepler Space Telescope die ongeveer 70% van de ongeveer 4000 bekende exoplaneten ontdekte, maakte gebruik van de transitiemethode.

TESS heeft drie planeten gevonden bij de ster TOI 700 (TOI is de afkorting voor Tess Object of Interest. Dit zijn sterren die astronomen hebben geselecteerd en als “interessant” voor nader onderzoek hebben gemarkeerd). De ster  is een rode dwerg met een massa van ongeveer 0,4 zonsmassa en een grootte van ongeveer 0,5 * de Zon. De binnenste planeet, TOI 700b, heeft ongeveer de grootte van de Aarde en draait iedere 10 dagen om zijn ster heen. De middelste planeet, TOI 700 c, is ongeveer 2,6 * groter dan de Aarde en draait met een periode van 16 dagen om de ster heen. Deze planeet wordt omschreven als een gasachtige mini-Neptunus. TOI 700 bevindt zich n het sterrenbeeld Dorado – Goudvis. Dit sterrenbeeld is gelegen aan de zuidelijke sterrenhemel en is vanuit Nederland niet zichtbaar.

De meest interessante planeet is de buitenste planeet, TOI 700 d. Deze planeet is 1,2 * groter dan de Aarde en heeft een omlooptijd van 37 dagen. De planeet ontvangen 86% van de energie die de Aarde van de Zon ontvangt. Hiermee bevindt de planeet zich in de bewoonbare zone.

Alle drie de planeten draaien vermoedelijk in een gebonden rotatie om TOI 700 heen. Dit betekent dat ze altijd met dezelfde zijde naar de ster toe zijn gericht. Dit is te vergelijken met de rotatie van de Maan om de Aarde. Ook dit is een gebonden rotatie die er voor zorgt dat wij altijd dezelfde zijde van de Maan zien. Die gebonden rotatie betekent volgens astronomen iet dat er geen leven op de planeet mogelijk is.

Nog belangrijker is dat de onderzoekers gedurende de 11 maanden dat er gegevens werden verzameld, geen uitbarstingen van de ster werden waargenomen. Dit verhoogt de kans dat TOI 700 d bewoonbaar is en het maakt het voor astronomen gemakkelijker om modellen op te stelen voor de atmosfeer en het oppervlak.

Rode dwergen zoals TOI 700 zijn vaak veel actiever dan onze Zon en dat leidt tot discussies onder astronomen over hoe bewoonbaar planeten rond een rode dwerg echt zijn. Rode dwergen die frequent grote zonnevlammen uitstoten en daarmee veel schadelijke straling produceren kunnen daarmee de atmosfeer van een exoplaneet doen verdwijnen.

De ontdekking van TOI 700 d is bevestigd door de Spitzer Space Telescope van de NASA. De Spitzer Space Telescope nam de transitie van TOI700 d op precies dezelfde plek waar als waar die werd verwacht. De Spitzer Telescope werd ook ingezet om de ontdekking van de planeten bij TRAPPIST-1 te helpen bevestigen.

TRAPPIST-1 is een rode dwerg op een afstand van ongeveer 40 lichtjaar van de Aarde. Bij deze ster zijn zeven planeten in de grootte van de Aarde ontdekt. Drie van deze planeten bevinden zich in de bewoonbare zone van de ster. Het systeem is een van de belangrijkste onderzoekskandidaten voor de in maart 2021 te lanceren James Webb Space Telescope. De JWST moet in staat zijn om de samenstelling van eventuele atmosferen bij deze planeten te onderzoeken.

TOI 700 is een stuk verder van de Aarde verwijderd maar ook dit systeem moe tin de toekomst te bestuderen zijn. Daarnaast hopen astronomen met behulp van andere instrumenten meer over het systeem te leren. Zo wil men graag de massa van TOI 700 d kunnen bepalen. Uit de massa kan men de dichtheid berekenen en dit zegt ons iets over of het een rotsachtige planeet is op niet. Ook hoopt men te kunnen achterhalen of de planeet een atmosfeer heeft en wat de samenstelling van die atmosfeer dan is.

Een derde team heeft aan de hand van beschikbare gegevens modellen opgesteld en de verschillende opties doorgerekend en daaruit blijkt dat het alle kanten op kan gaan. Een van de simulaties zag TOI 700 d als een planeet bedekt met oceanen en een atmosfeer die rijk is aan koolstofdioxide maar een andere simulatie voorspelde een droge, atmosfeerloze planeet.

Ooit hopen de onderzoekers echte spectra te krijgen van TOI 700 d en dan kunnen die worden vergeleken met de gesimuleerde spectra die er met meeste op lijken en kan het model worden verbeterd.

De resultaten van de onderzoeken aan TOI 700 d werden gepresenteerd op de 235ste bijeenkomst van de American Astronomical Society en zijn ook in diverse vaktijdschriften gepubliceerd.

 

Eerste publicatie: 7 januari 2020
Bron: NASA