En ny typ av astronomisk observation hjälpte till att avslöja den möjliga evolutionära historien för en baby Neptunus-liknande exoplanet.

Att studera en mycket ung planet som heter DS Tuc Ab, ett team som leds av Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics som inkluderade sex Carnegie-astronomer – Johanna Teske, Sharon Wang, Stephen Shektman, Paul Butler, Jeff Crane, och Ian Thompson – utvecklade ett nytt observationsmodelleringsverktyg. Deras arbete kommer att publiceras i Astrofysiska tidskriftsbrev och representerar första gången en planets omloppslutning för en planet yngre än 45 miljoner år – eller ungefär 1/100 av solsystemets ålder – har uppmätts.

"Många saker kan hända mellan när en planet bildas och när vi ser dem, " sade huvudförfattaren George Zhou från CfA. "De allra flesta planeter vi hittar är redan mogna och vi vet inte hur de var när de var unga."

DS Tuc Ab är en het Neptunus, som kretsar runt en stjärna i ett tvåstjärnigt system på en kort, åtta dagar i ett relativt platt plan.

"DS Tuc Ab är i en intressant ålder, "eftersom den roterande skivan av gas och damm från vilken den bildades runt sin värdstjärna har försvunnit, förklarade Ben Montet vid University of New South Wales, som var huvudförfattare till en följeslagare där Carnegie-gruppen också var medförfattare som publicerades i Astronomisk tidskrift och använde en annan teknik för att studera planeten. "Vi kan se planeten, men vi trodde att det fortfarande var för ungt för andra avlägsna stjärnors omloppsbana att manipulera dess väg."

DS Tuc Ab upptäcktes 2019 av Dartmouths Elisabeth Newton och hennes team med hjälp av data från NASA:s TESS-uppdrag. En parallell upptäcktsartikel publicerades samma år av forskare, National Institute for Astrophysics i Italien.

Strax efter, forskare började observera planeten med hjälp av Planet Finder Spectrograph på Magellan Clay Telescope vid Carnegies Las Campanas-observatorium i Chile. Deras mål var att avgöra om den nybildade planeten hade upplevt några kaotiska dynamiska interaktioner i sitt förflutna. Astronomer hittar ofta planeter runt andra stjärnor i banor som skiljer sig mycket från planeterna i vårt eget solsystem. Vissa har hittats i polar, och till och med retrograda banor, på grund av bogserbåtar från yttre planeter.

För att svara på denna fråga, forskarna observerade DS Tuc Ab när den passerade framför sin värdstjärna för att mäta effekten som planeten hade på stjärnljuset. Om planeten blockerade lika mycket ljus när den passerade över stjärnans yta, till exempel, detta skulle indikera en väljusterad bana.

Dock, ett överflöd av stjärnfläckar på DS Tuc Abs värdstjärna gjorde denna mätning mycket svår. För att bekämpa dessa utmaningar och karakterisera planeten och stjärnsystemet, forskare utvecklade sin nya teknik för att spåra den unga planeten i dess omloppsbana. De åstadkom detta genom att samtidigt modellera hur planeten blockerade ljus över stjärnans yta och hur stjärnans svala fläckar förändrade det inneboende ljuset den avgav.

"Går framåt, detta system kommer att göra det möjligt för astronomer att utveckla en bättre förståelse av planeter i sin linda, " sa Teske. "Vi är särskilt intresserade av hur "heta Neptunes" rör sig eller formar sig så nära sina värdstjärnor."

Detta har varit ett långvarigt astronomiskt mysterium som DS Tuc Ab kan vara perfekt positionerat för att hjälpa till att lösa. Dess ungdom betyder att den förmodligen inte formade sig längre ut och sparkades närmare sin värd av en kollision eller annan yttre kraft. Men dess relativt platta orbitallutning indikerar att den inte drogs in i denna position av interaktion med värdstjärnans följeslagare, antingen.

"Detta är ett mycket speciellt system som kan lära oss så mycket om de tidigaste stadierna av hur planetsystem utvecklas, " lade Teske till.