Astronomen ontdekken een nabijgelegen multiplanetsysteem met twee planeten ter grootte van de aarde

Het systeem bevindt zich op slechts 33 lichtjaar van de aarde en lijkt twee rotsachtige planeten ter grootte van de aarde te herbergen.

Een nieuw multiplanetair systeem is ontdekt in ons naburige melkwegstelsel door astronomen in[{” attribute=””>MIT and elsewhere. It lies just 10 parsecs, or about 33 light-years, from Earth, making it one of the closest known multiplanet systems to our own.

At the heart of the system lies a small and cool M-dwarf star, named HD 260655, and astronomers have found that it hosts at least two terrestrial, Earth-sized planets. The rocky worlds have relatively tight orbits, exposing the planets to temperatures that are too high to sustain liquid surface water. Therefore, they are unlikely to be habitable.

Nevertheless, scientists are excited about this system because the proximity and brightness of its star will give them a closer look at the properties of the planets and signs of any atmosphere they might hold.

“Both planets in this system are each considered among the best targets for atmospheric study because of the brightness of their star,” says Michelle Kunimoto, a postdoc in MIT’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research and one of the discovery’s lead scientists. “Is there a volatile-rich atmosphere around these planets? And are there signs of water or carbon-based species? These planets are fantastic test beds for those explorations.”

The team will present its discovery on June 15, 2022, at the meeting of the American Astronomical Society in Pasadena, California. Team members at MIT include Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek, and Joel Villaseñor, along with collaborators from institutions around the world.

Illustration of NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) at work. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Data power

The new planetary system was initially identified by NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), an MIT-led mission that is designed to observe the nearest and brightest stars, and detect periodic dips in light that could signal a passing planet.

In October 2021, Kunimoto, a member of MIT’s TESS science team, was monitoring the satellite’s incoming data when she noticed a pair of periodic dips in starlight, or transits, from the star HD 260655.

She ran the detections through the mission’s science inspection pipeline, and the signals were soon classified as two TESS Objects of Interest, or TOIs — objects that are flagged as potential planets. The same signals were also found independently by the Science Processing Operations Center (SPOC), the official TESS planet search pipeline based at NASA Ames. Scientists typically plan to follow up with other telescopes to confirm that the objects are indeed planets.

The process of classifying and subsequently confirming new planets can often take several years. For HD 260655, that process was shortened significantly with the help of archival data.

The Keck observatory domes atop Mauna Kea. Credit: T. Wynne / JPL

Soon after Kunimoto identified the two potential planets around HD 260655, Shporer looked to see whether the star was observed previously by other telescopes. As luck would have it, HD 260655 was listed in a survey of stars taken by the High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), an instrument that operates as part of the Keck Observatory in Hawaii. HIRES had been monitoring the star, along with a host of other stars, since 1998, and the researchers were able to access the survey’s publicly available data.

HD 260655 was also listed as part of another independent survey by CARMENES, an instrument that operates as part of the Calar Alto Observatory in Spain. As these data were private, the team reached out to members of both HIRES and CARMENES with the goal of combining their data power.

“These negotiations are sometimes quite delicate,” Shporer notes. “Luckily, the teams agreed to work together. This human interaction is almost as important in getting the data [as the actual observations]. “

planetaire aantrekkingskracht

Uiteindelijk bevestigde deze gezamenlijke inspanning snel de aanwezigheid van twee planeten rond HD 260655 in ongeveer zes maanden.

Om te bevestigen dat de signalen van TESS inderdaad afkomstig waren van twee in een baan om de aarde draaiende planeten, keken de onderzoekers naar gegevens van zowel de HIRES als de CARMENES van de ster. Beide onderzoeken meten de zwaartekrachtsoscillatie van een ster, ook bekend als de radiale snelheid.

“Elke planeet die om een ​​ster draait, heeft een kleine zwaartekracht op zijn ster”, legt Kunimoto uit. “Waar we naar op zoek zijn, is elke kleine beweging van die ster die zou kunnen wijzen op een object met een planetaire massa dat hem naar binnen trekt.”

Uit beide sets archiefgegevens vonden de onderzoekers statistisch significante signalen dat de door TESS gedetecteerde signalen inderdaad twee planeten in een baan om de aarde waren.

“Toen wisten we dat we iets heel spannends hadden”, zegt Sporer.

Het team bekeek vervolgens de TESS-gegevens nauwkeurig om de kenmerken van beide planeten te bepalen, inclusief hun omlooptijd en grootte. Ze stelden vast dat de binnenplaneet, bijgenaamd HD 260655b, elke 2,8 dagen om de ster draait en ongeveer 1,2 keer zo groot is als de aarde. De tweede exoplaneet, HD 260655c, draait elke 5,7 dagen rond en is 1,5 keer zo massief als de aarde.

Uit radiale snelheidsgegevens van HIRES en CARMENES konden de onderzoekers de massa van de planeten berekenen, die rechtstreeks verband houdt met de amplitude waarmee elke planeet aan zijn ster sleept. Ze ontdekten dat de binnenplaneet een massa heeft die twee keer zo zwaar is als de aarde, terwijl de buitenplaneet een massa heeft van ongeveer drie aardmassa’s. Op basis van zijn grootte en massa schatte het team de dichtheid van elke planeet. De kleinere binnenplaneet is iets dichter dan de aarde, terwijl de grotere buitenplaneet iets minder dicht is. Het is waarschijnlijk dat beide planeten, afhankelijk van hun dichtheid, terrestrisch of rotsachtig van samenstelling zijn.

De onderzoekers schatten ook, op basis van hun korte banen, dat het binnenoppervlak van de planeet een rooster is van 710 K (818 graden).[{” attribute=””>Fahrenheit), while the outer planet is around 560 °K (548 °F).

“We consider that range outside the habitable zone, too hot for liquid water to exist on the surface,” Kunimoto says.

“But there might be more planets in the system,” Shporer adds. “There are many multiplanet systems hosting five or six planets, especially around small stars like this one. Hopefully, we will find more, and one might be in the habitable zone. That’s optimistic thinking.”

This research was supported, in part, by NASA, the Max-Planck-Gesellschaft, the Consejo Superior de Investigaciones Científicas, the Ministerio de Economía y Competitividad, and the European Regional Development Fund.