Wie viele Planeten wird TESS finden?

Der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), das neueste Weltraumteleskop der NASA für die Exoplanetenjagd, wurde am Mittwoch, dem 18. April 2018, ins All gebracht. Wie der Name schon sagt, wird dieses Teleskop die Transitmethode verwenden, um Planeten mit terrestrischer Masse (dh felsige) zu erkennen ) umkreisen entfernte Sterne. Neben anderen Teleskopen der nächsten Generation wie dem James Webb Weltraumteleskop (JWST) wird TESS effektiv dort aufnehmen, wo Teleskope es mögen Hubble und Kepler aufgehört.

Aber wie viele Planeten wird TESS voraussichtlich finden? Dies war Gegenstand einer neuen Studie eines Teamforschers, der versuchte abzuschätzen, wie viele Planeten TESS wahrscheinlich entdecken wird, sowie die physikalischen Eigenschaften dieser Planeten und der Sterne, die sie umkreisen. Insgesamt schätzen sie, dass TESS während seiner zweijährigen Hauptmission Tausende von Planeten finden wird, die eine Vielzahl von Sternen umkreisen.

Die Studie mit dem Titel „Eine überarbeitete Exoplanetenausbeute des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)“ wurde kürzlich online veröffentlicht. Die Studie wurde von Thomas Barclay, einem assoziierten Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA und der University of Maryland, geleitet. Dazu gehörten Joshua Pepper (Astrophysiker an der Lehigh University) und Elisa Quintana (Wissenschaftlerin am SETI Institute und der NASA Ames) Forschungszentrum).

Wie Thomas Barclay dem Space Magazine per E-Mail sagte:

„TESS baut auf dem Erbe von Kepler auf. Kepler war in erster Linie eine statistische Mission und lehrte uns, dass Planeten überall sind. Es wurde jedoch nicht optimiert, um hervorragende Einzelplaneten für weitere Untersuchungen zu finden. Jetzt, da wir wissen, dass Planeten verbreitet sind, können wir so etwas wie TESS starten, um nach den Planeten zu suchen, die wir intensiv mit boden- und weltraumgestützten Teleskopen untersuchen werden. Planeten, die TESS finden wird, werden im Durchschnitt 10x näher und 100x heller sein. “

Für ihre Studie erstellte das Team ein dreistufiges Modell, das die Sterne, die TESS beobachten wird, die Anzahl der Planeten, die jeder wahrscheinlich hat, und die Wahrscheinlichkeit, dass TESS sie entdeckt, berücksichtigt. Dazu gehörten die Arten von Planeten, die um Zwergsterne kreisen würden, die vom A-Typ bis zum K-Typ (wie unsere Sonne) reichen, und M-Typ-Sterne mit geringerer Masse (roter Zwerg).

"Um abzuschätzen, wie viele Planeten TESS finden wird, haben wir Sterne genommen, die von TESS beobachtet werden, und eine Population von Planeten simuliert, die sie umkreisen", sagte Barclay. „Die Statistiken der Exoplanetenpopulation stammen alle aus Studien, in denen Kepler-Daten verwendet wurden. Dann haben wir unter Verwendung von Modellen der TESS-Leistung geschätzt, wie viele dieser Planeten von TESS erfasst werden würden. Hierher beziehen wir unsere Ertragszahlen. “

Der erste Schritt war unkompliziert, dank der Verfügbarkeit der Kandidatenzielliste (Candidate Target List, CTL) – einer priorisierten Liste von Zielsternen, die von der TESS-Zielauswahl-Arbeitsgruppe als die am besten geeigneten Sterne zur Erkennung kleiner Planeten festgelegt wurden. Anschließend stuften sie die 3,8 Millionen Sterne, die in der neuesten Version enthalten sind, anhand ihrer Helligkeit und ihres Radius ein und bestimmten, welche dieser TESS wahrscheinlich beobachten werden.

Der zweite Schritt bestand darin, jedem Stern Planeten zuzuweisen, basierend auf einer Poisson-Verteilung, einer statistischen Technik, bei der jedem Stern eine bestimmte Zahl zugewiesen wird (in diesem Fall 0 oder mehr). Jedem Planeten wurden dann sechs zufällig gezeichnete physikalische Eigenschaften zugewiesen, darunter eine Umlaufzeit, ein Radius, eine Exzentrizität, ein Periastronwinkel, eine Neigung zu unserer Sichtlinie und eine Mitte des ersten Transits.

Zuletzt versuchten sie abzuschätzen, wie viele dieser Planeten ein nachweisbares Transitsignal erzeugen würden. Wie bereits erwähnt, stützt sich TESS auf die Transitmethode, bei der periodische Einbrüche in der Helligkeit eines Sterns verwendet werden, um das Vorhandensein eines oder mehrerer umlaufender Planeten zu bestimmen und deren Größe und Umlaufzeit zu beschränken. Dazu berücksichtigten sie die Flusskontamination benachbarter Sterne, die Anzahl der Transite und die Transitdauer.

Letztendlich stellten sie mit 90% iger Sicherheit fest, dass TESS während seiner zweijährigen Mission wahrscheinlich 4430–4660 neue Exoplaneten entdecken wird:

„Das Ergebnis ist, dass wir vorhersagen, dass TESS mehr als 4000 Planeten finden wird, von denen Hunderte kleiner als doppelt so groß wie die Erde sind. Das Hauptziel von TESS ist es, Planeten zu finden, die hell genug sind, damit bodengestützte Teleskope ihre Masse messen können. Wir schätzen, dass TESS dazu führen könnte, dass sich die Anzahl der Planeten, die kleiner als 4 Erdradien sind, bei Massenmessungen verdreifacht. “

Zum 1. April 2018 waren insgesamt 3.758 exoPlaneten wurden in 2.808 Systemen bestätigt, wobei 627 Systeme mehr als einen Planeten haben. Mit anderen Worten, Barclay und sein Team schätzen, dass die TESS-Mission die Anzahl der bestätigten Exoplaneten effektiv verdoppeln und die Anzahl der erdgroßen und Supererden während ihrer primären Mission verdreifachen wird.

Dies wird nach einer Reihe von Orbitalmanövern und technischen Tests beginnen, die voraussichtlich etwa zwei Monate dauern werden. Mit dem so erweiterten Exoplaneten-Katalog können wir erwarten, dass noch viel mehr „erdähnliche“ Kandidaten für das Studium verfügbar sein werden. Und obwohl wir immer noch nicht feststellen können, ob einer von ihnen Leben hat, finden wir vielleicht einige, die Anzeichen einer lebensfähigen Atmosphäre und Wasser auf den Oberflächen aufweisen.

Die Jagd nach Leben jenseits der Erde wird noch viele Jahre dauern! In der Zwischenzeit können Sie dieses Video über die TESS-Mission mit freundlicher Genehmigung der NASA genießen:

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