Genom att använda den superskarpa radio-"visionen" från National Science Foundations kontinentövergripande Very Long Baseline Array (VLBA), astronomer har upptäckt en planet i storleken Saturnus som kretsar nära en liten, cool stjärna 35 ljusår från jorden. Detta är den första upptäckten av en extrasolär planet med ett radioteleskop som använder en teknik som kräver extremt exakta mätningar av en stjärnas position på himlen, och bara den andra planetupptäckten för den tekniken och för radioteleskop.

Tekniken har varit känd länge, men har visat sig vara svår att använda. Det innebär att spåra stjärnans faktiska rörelse i rymden, sedan upptäcka en liten "wobble" i den rörelsen som orsakas av planetens gravitationseffekt. Stjärnan och planeten kretsar runt en plats som representerar masscentrum för båda tillsammans. Planeten avslöjas indirekt om den platsen, kallas barycenter, är tillräckligt långt från stjärnans centrum för att orsaka en vinkling som kan detekteras av ett teleskop.

Denna teknik, kallas den astrometriska tekniken, förväntas vara särskilt bra för att upptäcka Jupiterliknande planeter i banor på avstånd från stjärnan. Detta beror på att när en massiv planet kretsar runt en stjärna, vinklingen som produceras i stjärnan ökar med en större separation mellan planeten och stjärnan, och på ett givet avstånd från stjärnan, ju mer massiv planeten, ju större wobble produceras.

Med start i juni 2018 och pågår i ett och ett halvt år, astronomerna spårade en stjärna som heter TVLM 513-46546, en cool dvärg med mindre än en tiondel av vår sols massa. Dessutom, de använde data från nio tidigare VLBA-observationer av stjärnan mellan mars 2010 och augusti 2011.

Omfattande analys av data från dessa tidsperioder avslöjade en avslöjande vinkling i stjärnans rörelse som indikerar närvaron av en planet som i massa är jämförbar med Saturnus, kretsar runt stjärnan en gång var 221:e dag. Denna planet är närmare stjärnan än Merkurius är solen.

Små, coola stjärnor som TVLM 513-46546 är den mest talrika stjärntypen i vår Vintergatans galax, och många av dem har visat sig ha mindre planeter, jämförbar med jorden och Mars.

"Jätte planeter, som Jupiter och Saturnus, förväntas vara sällsynt runt små stjärnor som denna, och den astrometriska tekniken är bäst på att hitta Jupiterliknande planeter i breda banor, så vi blev förvånade över att hitta en lägre massa, Saturnusliknande planet i en relativt kompakt bana. Vi förväntade oss att hitta en mer massiv planet, liknande Jupiter, i en bredare omloppsbana, sa Salvador Curiel, vid National Autonomous University of Mexico. "Att upptäcka omloppsrörelserna för denna planetariska följeslagare under Jupiter i en så kompakt bana var en stor utmaning, " han lade till.

Fler än 4, 200 planeter har upptäckts som kretsar kring andra stjärnor än solen, men planeten runt TVLM 513-46546 är bara den andra som hittas med hjälp av den astrometriska tekniken. Annan, mycket framgångsrik metod, kallad radialhastighetsteknik, förlitar sig också på planetens gravitationseffekt på stjärnan. Den tekniken upptäcker stjärnans lätta acceleration, antingen mot eller bort från jorden, orsakas av stjärnans rörelse runt barycentret.

"Vår metod kompletterar den radiella hastighetsmetoden som är mer känslig för planeter som kretsar i nära banor, medan vår är mer känslig för massiva planeter i banor längre bort från stjärnan, " sa Gisela Ortiz-Leon från Max Planck Institute for Radio Astronomy i Tyskland. "Faktiskt, dessa andra tekniker har bara hittat ett fåtal planeter med egenskaper som planetmassa, orbital storlek, och värd stjärnmässa, liknande planeten vi hittade. Vi tror att VLBA, och astrometritekniken i allmänhet, skulle kunna avslöja många fler liknande planeter."

En tredje teknik, kallas transitmetoden, också mycket framgångsrik, upptäcker den lätta dämpningen av stjärnans ljus när en planet passerar framför den, sett från jorden.

Den astrometriska metoden har varit framgångsrik för att detektera närliggande binära stjärnsystem, och erkändes så tidigt som på 1800-talet som ett potentiellt sätt att upptäcka extrasolära planeter. Över åren, ett antal sådana upptäckter tillkännagavs, sedan misslyckades med att överleva ytterligare granskning. Svårigheten har varit att stjärnsvängningen som produceras av en planet är så liten sett från jorden att den kräver extraordinär precision i positionsmätningarna.

"VLBA, med antenner åtskilda med så mycket som 5, 000 mil, försett oss med den stora upplösningsförmåga och extremt höga precision som behövs för denna upptäckt, sa Amy Mioduszewski, av National Radio Astronomy Observatory. "Dessutom, förbättringar som har gjorts av VLBA:s känslighet gav oss den datakvalitet som gjorde det möjligt att utföra detta arbete nu, " tillade hon.

Curiel, Ortiz-Leon, Mioduszewski, och Rosa Torres från University of Guadalajara i Mexiko, rapporterade sina resultat i Astronomisk tidskrift .