NASA:s nya Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) är designad för att fånga ut beboeliga exoplaneter, men med hundratusentals sollika och mindre stjärnor i kameravyerna, vilken av dessa stjärnor kan vara värd för planeter som vår egen?

TESS kommer att observera 400, 000 stjärnor över hela himlen för att få en glimt av en planet som passerar över sin stjärnas yta, en av de primära metoderna för att identifiera exoplaneter.

Ett team av astronomer från Cornell, Lehigh och Vanderbilt universitet har identifierat de mest lovande målen för denna sökning i den nya "TESS Habitable Zone Star Catalog, " publicerad i Astrofysiska tidskriftsbrev . Huvudförfattare är Lisa Kaltenegger, professor i astronomi och chef för Cornells Carl Sagan Institute och medlem av TESS vetenskapsteam.

Den här nya katalogen kommer från en som ursprungligen utvecklades vid Vanderbilt och som innehåller hundratals miljoner stjärnor. Med hjälp av data från ett antal källor, inklusive Vanderbilts KELT-teleskop och analysmetoden för stjärna "flimmer" som var pionjär vid Vanderbilt, Stevenson professor i fysik och astronomi Keivan Stassun och hans team har arbetat sedan 2012 för att begränsa fältet från 470 miljoner stjärnor som är synliga för TESS till 250, 000 mest sannolikt att vara värd för en planet som vår egen.

Arbetet med att sålla igenom en så enorm mängd data gjordes av Vanderbilt-studenter, doktorander och postdoktorala vetenskapsmän associerade med Vanderbilt Initiative in Data-intensive Astrophysics (VIDA), såväl som studenter, utvecklare, och datavisualiserare associerade med Frist Center for Autism and Innovation.

"Vår ambition är att inte bara upptäcka hundratals jordliknande världar i andra solsystem, men för att hitta dem runt våra närmaste närliggande solsystem, " sa Stassun. "Om några år, vi kan mycket väl veta att det finns andra beboeliga planeter där ute, med andningsbar atmosfär. Självklart, vi vet ännu inte om det finns något, eller någon, där andas det. Fortfarande, det här är en anmärkningsvärd tid i mänsklighetens historia och ett stort steg för vår förståelse av vår plats i universum."

Katalogen identifierar 1, 823 stjärnor för vilka TESS är tillräckligt känslig för att upptäcka jordliknande planeter bara lite större än jorden som får strålning från sin stjärna motsvarande vad jorden tar emot från vår sol. För 408 stjärnor, TESS kan skymta en planet lika liten som jorden, med liknande bestrålning, i en enda transitering.

"Livet kan existera i alla möjliga världar, men den sort vi vet kan stödja livet är vår egen, så det är vettigt att först leta efter jordliknande planeter, ", sa Kaltenegger. "Denna katalog är viktig för TESS eftersom alla som arbetar med data vill veta kring vilka stjärnor vi kan hitta de närmaste jordanalogerna."

Kaltenegger leder ett program på TESS som observerar katalogens 1, 823 stjärnor i detalj, letar efter planeter. "Jag har 408 nya favoritstjärnor, " säger Kaltenegger. "Det är fantastiskt att jag inte behöver välja bara en; Jag får nu söka hundratals stjärnor."

För att bekräfta att en exoplanet har observerats och att ta reda på avståndet mellan den och dess stjärna krävs att två transiteringar över stjärnan detekteras. Den 1, 823 stjärnor som forskarna har identifierat i katalogen är sådana från vilka TESS kunde upptäcka två planetariska transiter under sitt uppdrag. Dessa omloppsperioder placerar dem i mitten av deras stjärnas beboeliga zon.

Den beboeliga zonen är området runt en stjärna där vatten kan vara flytande på en stenig planets yta, anses därför idealisk för att upprätthålla liv. Som forskarna noterar, planeter utanför den beboeliga zonen skulle säkert kunna hysa liv, men det skulle vara extremt svårt att upptäcka några tecken på liv på sådana frusna planeter utan att flyga dit.

Katalogen identifierar också en undergrupp av 227 stjärnor för vilka TESS inte bara kan söka efter planeter som får samma bestrålning som jorden, men som TESS också kan undersöka ytterligare, täcker hela den beboeliga zonen ända till kallare Mars-liknande banor. Detta kommer att göra det möjligt för astronomer att undersöka mångfalden av potentiellt beboeliga världar runt hundratals coola stjärnor under TESS-uppdragets livstid.

Stjärnorna som valts ut för katalogen är ljusa, coola dvärgar, med temperaturer mellan 2, 700 och 6, 000 grader Kelvin. Stjärnorna i katalogen är valda på grund av deras ljusstyrka; de närmaste är bara cirka 4 ljusår från jorden.

"Vi vet inte hur många planeter TESS kommer att hitta runt hundratals stjärnor i vår katalog eller om de kommer att vara beboeliga, Kaltenegger sa, "men oddsen är till vår fördel. Vissa studier tyder på att det finns många steniga planeter i den beboeliga zonen av svala stjärnor, som de i vår katalog. Vi är spända på att se vilka världar vi kommer att hitta."

Totalt 137 stjärnor i katalogen finns inom den kontinuerliga visningszonen för NASA:s James Webb rymdteleskop, nu under uppbyggnad. Webb kommer att kunna observera dem för att på djupet karakterisera alla planeter som hittas av TESS och söka efter tecken på liv i deras atmosfärer.

Planeter som TESS identifierar kan också vara utmärkta mål för observationer av markbaserade extremt stora teleskop som för närvarande byggs, forskarna konstaterar, eftersom ljusstyrkan hos deras värdstjärnor skulle göra dem lättare att karakterisera.