Vissa exoplanetsökningar kan sakna nästan hälften av jordens stora planeter runt andra stjärnor. Nya rön från ett team som använder det internationella Gemini-observatoriet och WIYN 3,5-metersteleskopet vid Kitt Peak National Observatory tyder på att världar i jordstorlek kan lurar oupptäckta i binära stjärnsystem, gömda i sken från sina förälderstjärnor. Eftersom ungefär hälften av alla stjärnor finns i binära system, detta betyder att astronomer kan sakna många världar i jordstorlek.

Planeter i jordstorlek kan vara mycket vanligare än man tidigare insett. Astronomer som arbetar vid NASA Ames Research Center har använt tvillingteleskopen från det internationella Gemini-observatoriet, ett program från NSF:s NOIRLab, för att fastställa att många planetvärdar stjärnor som identifierats av NASA:s TESS exoplanetjaktuppdrag faktiskt är par av stjärnor – kända som binära stjärnor – där planeterna kretsar runt en av stjärnorna i paret. Efter att ha undersökt dessa binära stjärnor, teamet har kommit fram till att planeter i jordstorlek i många tvåstjärniga system kan förbli obemärkta av transitsökningar som TESS, som letar efter förändringar i ljuset från en stjärna när en planet passerar framför den. Ljuset från den andra stjärnan gör det svårare att upptäcka förändringarna i värdstjärnans ljus när planeten passerar.

Teamet började med att försöka avgöra om några av exoplanetvärdstjärnorna som identifierades med TESS faktiskt var okända binära stjärnor. Fysiska par av stjärnor som ligger nära varandra kan misstas för enstaka stjärnor om de inte observeras med extremt hög upplösning. Så teamet vände sig till båda Gemini-teleskopen för att inspektera ett urval av exoplanetvärdstjärnor i noggrann detalj. Med hjälp av en teknik som kallas speckle imaging, astronomerna gav sig ut för att se om de kunde upptäcka oupptäckta stjärnkamrater.

Med hjälp av 'Alopeke och Zorro-instrumenten på Gemini North och South-teleskopen i Chile och Hawai'i, respektive, teamet observerade hundratals närliggande stjärnor som TESS hade identifierat som potentiella exoplanetvärdar. De upptäckte att 73 av dessa stjärnor verkligen är binära stjärnsystem som hade framträtt som enstaka ljuspunkter tills de observerades med högre upplösning med Tvillingarna. "Med Gemini Observatorys 8,1-meters teleskop, vi fick extremt högupplösta bilder av exoplanetvärdstjärnor och upptäckte stjärnföljeslagare vid mycket små separationer, " sa Katie Lester från NASA:s Ames Research Center, som ledde detta arbete.

Lesters team studerade också ytterligare 18 dubbelstjärnor som tidigare hittats bland TESS exoplanetvärdar med hjälp av NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) på WIYN 3,5-metersteleskopet vid Kitt Peak National Observatory, också ett program för NSF:s NOIRLab.

Efter att ha identifierat binärstjärnorna, teamet jämförde storleken på de upptäckta planeterna i binära stjärnsystem med de i enstjärniga system. De insåg att rymdfarkosten TESS hittade både stora och små exoplaneter som kretsade runt enstaka stjärnor, men bara stora planeter i binära system.

Dessa resultat antyder att en population av planeter i jordstorlek kan lurar i binära system och går oupptäckt med hjälp av transitmetoden som används av TESS och många andra planetjaktteleskop. Vissa forskare hade misstänkt att transitsökningar kanske saknade små planeter i binära system, men den nya studien ger observationsstöd för att backa upp det och visar vilka storlekar av exoplaneter som påverkas.

"Vi har visat att det är svårare att hitta planeter i jordstorlek i binära system eftersom små planeter går vilse i bländningen av sina två moderstjärnor, " sade Lester. "Deras transiter 'fylls i' av ljuset från den medföljande stjärnan, " tillade Steve Howell från NASA:s Ames Research Center, som leder insatsen för speckle imaging och var involverad i denna forskning.

"Since roughly 50% of stars are in binary systems, we could be missing the discovery of—and the chance to study—a lot of Earth-like planets, " Lester concluded.

The possibility of these missing worlds means that astronomers will need to use a variety of observational techniques before concluding that a given binary star system has no Earth-like planets. "Astronomers need to know whether a star is single or binary before they claim that no small planets exist in that system, " explained Lester. "If it's single, then you could say that no small planets exist. But if the host is in a binary, you wouldn't know whether a small planet is hidden by the companion star or does not exist at all. You would need more observations with a different technique to figure that out."

As part of their study, Lester and her colleagues also analyzed how far apart the stars are in the binary systems where TESS had detected large planets. The team found that the stars in the exoplanet-hosting pairs were typically farther apart than binary stars not known to have planets. This could suggest that planets do not form around stars that have close stellar companions.

"This speckle imaging survey illustrates the critical need for NSF telescope facilities to characterize newly discovered planetary systems and develop our understanding of planetary populations, " said National Science Foundation Division of Astronomical Sciences Program Officer Martin Still.

"This is a major finding in exoplanet work, " Howell commented. "The results will help theorists create their models for how planets form and evolve in double-star systems."