KOI-5-stjärniga systemet består av tre stjärnor, märkt A, B, och C i detta diagram. Stjärna A och B kretsar runt varandra vart 30:e år. Stjärna C kretsar runt stjärnorna A och B vart 400:e år. Systemet är värd för en känd planet, kallas KOI-5Ab, som upptäcktes och karakteriserades med hjälp av data från NASA:s Kepler- och TESS-uppdrag (Transiting Exoplanet Survey Satellite), samt markbaserade teleskop. KOI-5Ab är ungefär hälften av massan av Saturnus och kretsar runt stjärna A ungefär var femte dag. Dess omloppsbana har titeln 50 grader i förhållande till planet för stjärnorna A och B. Astronomer misstänker att denna felinriktade omloppsbana orsakades av stjärna B, som gravitationsmässigt sparkade planeten under dess utveckling, snedvrida sin omloppsbana och få den att migrera inåt. Kredit:Caltech/R. Hurt (IPAC)
Strax efter att NASA:s Kepler-uppdrag började arbeta redan 2009, den identifierade vad man trodde var en planet ungefär lika stor som Neptunus. Kallas KOI-5Ab, planeten, som var den andra nya planetkandidaten som hittades av uppdraget, glömdes till slut när Kepler samlade på sig fler och fler planetupptäckter. Vid slutet av sitt uppdrag 2018, Kepler hade upptäckt en jättestor 2, 394 exoplaneter, eller planeter som kretsar runt stjärnor bortom vår sol, och ytterligare 2, 366 exoplanetkandidater, inklusive KOI-5Ab.
Nu, David Ciardi, chefsforskare vid NASA:s Exoplanet Science Institute (NExScI), ligger på Caltechs IPAC, säger att han har "uppväckt KOI-5Ab från de döda, " tack vare nya observationer från NASA:s TESS-uppdrag (Transiting Exoplanet Survey Satellite).
"KOI-5Ab föll från bordet och glömdes bort, " säger Ciardi, som presenterade resultaten vid ett virtuellt möte med American Astronomical Society (AAS). Senast 2014, Ciardi och andra forskare hade använt W. M. Keck Observatory på Hawaii, Caltechs Palomar Observatory nära San Diego, och Gemini North på Hawaii för att visa att stjärnan som omges av KOI-5Ab är en medlem av ett trippelstjärnsystem som kallas KOI-5. Men de var inte säkra på om KOI-5-systemet faktiskt var värd för en planet eller om de såg en felaktig signal från en av de två andra stjärnorna.
Sedan, under 2018, TESS kom med. Som Kepler, TESS letar efter det blinkande stjärnljuset som kommer när en planet korsar framför, eller transiter, en stjärna. TESS observerade en del av Keplers synfält, inklusive KOI-5-systemet. Säker nog, TESS identifierade också KOI-5Ab som en kandidatplanet (även om TESS kallar det TOI-1241b). TESS, som Kepler, fann att planeten kretsade runt sin stjärna ungefär var femte dag. Men vid den tidpunkten, det var fortfarande inte klart om planeten var verklig.
"Jag tänkte för mig själv, "Jag kommer ihåg detta mål, '" säger Ciardi, efter att ha sett TESS-data. Han gick sedan tillbaka och analyserade om all data, inklusive det från California Planet Search, ledd av Caltech professor i astronomi Andrew Howard. California Planet Search använder markbaserade teleskop, inklusive Keck Observatory, att söka efter den avslöjade vinklingen i en stjärna som uppstår när en planet cirklar runt den och utövar ett gravitationsdrag.
"Om det inte vore för att TESS tittade på planeten igen, Jag skulle aldrig ha gått tillbaka och gjort allt det här detektivarbetet, säger Ciardi.
Jessie Dotson, Kepler/K2-projektforskaren vid NASA Ames Research Center, säger, "Denna forskning understryker vikten av NASA:s fulla flotta av rymdteleskop och deras synergi med markbaserade system. Upptäckter som denna kan ta lång tid."
Tillsammans, data från de rymd- och markbaserade teleskopen hjälpte till att bekräfta att KOI-5Ab är en planet. KOI-5Ab är ungefär hälften av Saturnus massa och kretsar kring en stjärna (stjärna A) med en relativt nära följeslagare (stjärna B). Stjärna A och stjärna B kretsar runt varandra vart 30:e år. En tredje gravitationsbunden stjärna (stjärna C) kretsar runt stjärnorna A och B vart 400:e år.
Den kombinerade datamängden avslöjar också att planetens omloppsplan inte är i linje med omloppsplanet för den andra inre stjärnan (stjärnan B) som man kan förvänta sig om stjärnorna och planeten alla bildades av samma skiva av virvlande material. Trippelstjärniga system, som utgör cirka 10 procent av alla stjärnsystem, tros bildas när tre stjärnor föds tillsammans ur samma skiva av gas och damm.
Astronomer är inte säkra på vad som orsakade felinriktningen av KOI-5Ab men spekulerar i att den andra stjärnan gravitationsmässigt sparkade planeten under dess utveckling, snedvrida sin omloppsbana och få den att migrera inåt.
Detta är inte det första beviset för planeter i dubbel- och trippelstjärnsystem. Ett slående fall involverar trippelstjärnsystemet GW Orionis, där en planetbildande skiva hade rivits i distinkt felinriktade ringar, där planeter kan bildas. Men trots hundratals upptäckter av planeter i flera stjärnsystem, frekvensen av planetbildning i dessa system är lägre än för enstjärniga system. Detta kan bero på en observationsbias (enstjärniga planeter är lättare att upptäcka) eller på att planetbildning i själva verket är mindre vanlig i flerstjärniga system.
Framtida instrument, såsom Palomar Radial Velocity Instrument (PARVI) vid 200-tums Hale Telescope på Palomar och Keck Planet Finder vid Keck, kommer att öppna nya vägar för bättre svar på dessa frågor.
"Stjärnkamrater kan delvis släcka processen för planetbildning, " säger Ciardi. "Vi har fortfarande många frågor om hur och när planeter kan bildas i system med flera stjärnor och hur deras egenskaper jämförs med planeter i enstjärniga system. Genom att studera KOI-5-systemet mer i detalj, kanske kan vi få insikt i hur universum skapar planeter."
