Amerykańscy naukowcy z Uniwersytetu Nowego Meksyku i Massachusetts Institute of Technology odkryli i potwierdzili istnienie dwóch egzoplanet o najdłuższym okresie obiegu spośród planet odkrytych dotychczas przez TESS. Te długookresowe duże egzoplanety krążą wokół karła typu K i należą do klasy planet znanych jako ciepłe jowisze, których okresy orbitalne wynoszą 10–200 dni i których promień jest co najmniej sześciokrotnie większy od Ziemi.
W najnowszym artykule naukowym, który wkrótce zostanie opublikowany w periodyku naukowym The Astrophysical Journal Letters astronomowie opisują odkrycie dwóch egzoplanet krążących po zaskakująco odległych orbitach wokół gwiazdy TOI-4600. Do odkrycia posłużył teleskop kosmiczny Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), który od kilku lat skanuje niebo w poszukiwaniu planet pozasłonecznych. Dane z teleskopu TESS posłużyły następnie badaczom do przyjrzenia się im planetom uważniej za pomocą teleskopów naziemnych.
Strategia obserwacyjna przyjęta przez TESS, która dzieli każdą półkulę na 13 sektorów badanych przez około 28 dni, pozwala na najbardziej wszechstronne przeszukiwanie całego nieba w poszukiwaniu planet przechodzących na tle tarcz swoich gwiazd macierzystych. Podejście to udowodniło już swoją zdolność do wykrywania zarówno dużych, jak i małych planet wokół różnych rodzajów gwiazd. W przypadku TOI-4600 gwiazdą jest pomarańczowy karzeł, czyli gwiazda nieco mniejsza i chłodniejsza od Słońca.
Do ustalenia czasu, w jakim planeta okrąża swoją gwiazdę macierzystą niezbędne jest zaobserwowanie conajmniej dwóch tranzytów na tle tarczy gwiazdy. Teleskop wyposażony jest w dwa instrumenty, które powatarzają obserwacje co 2 i co 30 minut. Ponieważ 74% całkowitego pokrycia nieba TESS obserwuje się tylko przez 28 dni, większość wykrytych egzoplanet TESS ma okresy krótsze niż 40 dni. Dlatego okresy TOI-4600 b trwające 82,69 dnia, czyli prawie 3 miesiące, i TOI-4600 c wynoszące 482,82 dni, czyli 16 miesięcy, czynią ich odkrycie jeszcze bardziej wartościowym.
Ismael Mireles z Uniwersytetu Nowego Meksyku, główny autor artykułu, wraz ze współpracownikami, w tym Dianą Dragomir, adiunktem na Wydziale Fizyki i Astronomii UNM oraz współpracownikami z Massachusetts Institute of Technology i Uniwersytetu w Bernie, przeanalizowali dane w celu do pomiaru okresów i rozmiarów tych planet.
Po wstępnym wykryciu tranzytów Ismael Mireles z Uniwersytetu Nowego Meksyku wraz ze swoim zespołem musiał potwierdzić, że są to rzeczywiste planety i określić, z jakiej gwiazdy pochodzi sygnał.
Z pomocą TESS-Follow-up Observing Program (TFOP) Subgroup 1 (SG1), globalnej sieci astronomów zawodowych i amatorów z dostępem do małych i dużych teleskopów, badacze obserwowali tranzyt, potwierdzając w ten sposób badaczom, że ta planeta rzeczywiście istnieje. Kolejnym czynnikiem, który Mireles i jego zespół musieli wziąć pod uwagę, były masy i rozmiary planet. Aby to ustalić, trzeba było skupić się na zmianach prędkości samej gwiazdy macierzystej wywoływanych grawitacyjnym przyciąganiem przez planetę.
Naukowcy odkryli, że mają do czynienia z dwiema planetami. Bliższa z nich, TOI-4600 b obiega gwiazdę w ciągu 82,69 dni, a jej promień jest około siedmiokrotnie większy od promienia Ziemi. Wychodzi zatem na to, że jest to planeta większa od Neptuna, a mniejsza od Saturna. Szacuje się, że temperatura na powierzchni tej planety wynosi 77 stopni Celsjusza, czyli z jednej strony jest gorąca, ale znacznie chłodniejsza od wielu innych planet odkrytych przez astronomów.
Druga odkryta planeta, TOI-4600 c, ma promień około dziewięć i pół razy większy od Ziemi, co oznacza, że ma mniej więcej wielkość Saturna. Początkowo obserwatorzy wyłapali tylko jeden tranzyt tej planety. Drugi udało się zarejestrować niemal trzy lata później. Po trzech latach powstało zatem pytanie, czy faktycznie okres obiegu gwiazdy w jej przypadku to 965 dni, czy też połowa tego okresu. Ostatecznie ustalono, że okres planety to 482,82 dni, a tym samym jest to rekordzistka w tej kategorii wśród wszystkich planet odkrytych dotychczas przez TESS. Temperaturę na powierzchni planety oszacowano na -35 stopni Celsjusza.
„Najważniejszą rzeczą jest próba odkrycia nowych informacji na temat powstawania planet, ponieważ na podstawie tego, co wiemy o egzoplanetach, które do tej pory odkryliśmy, nic tak naprawdę nie wygląda jak Układ Słoneczny. Ciekawą rzeczą jest to, że znamy obecnie ponad 5000 egzoplanet, ale żaden z tych układów tak naprawdę nie przypomina Układu Słonecznego. Dlatego chcemy dowiedzieć się, w jaki sposób te różne typy układów powstawały i ewoluowały”
– powiedziała Mireles.
W poniedziałek 16 października pojawi się kolejna okazja do obserwowania tranzytu dla tych, którzy są zainteresowani i chcą ją obserwować, aby jeszcze dokładniej potwierdzić, że okres planety zewnętrznej rzeczywiście wynosi 482 dni.