Astronomer vid MIT och på andra håll har upptäckt ett nytt multiplanetsystem i vårt galaktiska område som ligger bara 10 parsecs, eller cirka 33 ljusår, från jorden, vilket gör det till ett av de mest kända multiplanetsystemen till vårt eget.

I hjärtat av systemet ligger en liten och cool M-dvärgstjärna, som heter HD 260655, och astronomer har funnit att den är värd för minst två jordnära planeter i jordstorlek. De steniga världarna är sannolikt inte beboeliga, eftersom deras banor är relativt snäva, vilket utsätter planeterna för temperaturer som är för höga för att upprätthålla flytande ytvatten.

Ändå är forskare entusiastiska över detta system eftersom närheten och ljusstyrkan hos dess stjärna kommer att ge dem en närmare titt på planeternas egenskaper och tecken på eventuell atmosfär de kan ha.

"Båda planeterna i det här systemet anses var och en vara bland de bästa målen för atmosfäriska studier på grund av ljusstyrkan hos deras stjärna", säger Michelle Kunimoto, postdoktor vid MIT:s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research och en av upptäcktens ledande forskare. "Finns det en flyktig atmosfär runt dessa planeter? Och finns det tecken på vatten eller kolbaserade arter? Dessa planeter är fantastiska testbäddar för dessa utforskningar."

Teamet kommer att presentera sin upptäckt idag (15 juni) vid mötet med American Astronomical Society i Pasadena, Kalifornien. Teammedlemmar på MIT inkluderar Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek och Joel Villaseñor, tillsammans med medarbetare från institutioner runt om i världen.

Datakraft

Det nya planetsystemet identifierades ursprungligen av NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ett MIT-ledd uppdrag som är designat för att observera de närmaste och ljusaste stjärnorna och upptäcka periodiska dippar i ljus som kan signalera en passerande planet.

I oktober 2021 övervakade Kunimoto, en medlem av MIT:s TESS vetenskapsteam, satellitens inkommande data när hon märkte ett par periodiska fall i stjärnljus, eller transiter, från stjärnan HD 260655.

Hon körde detekteringarna genom uppdragets vetenskapsinspektionspipeline, och signalerna klassificerades snart som två TESS-objekt av intresse, eller TOI-objekt som flaggas som potentiella planeter. Samma signaler hittades också oberoende av Science Processing Operations Center (SPOC), den officiella TESS-planetsökledningen baserad på NASA Ames. Forskare planerar vanligtvis att följa upp med andra teleskop för att bekräfta att objekten verkligen är planeter.

Processen att klassificera och därefter bekräfta nya planeter kan ofta ta flera år. För HD 260655 förkortades den processen avsevärt med hjälp av arkivdata.

Strax efter att Kunimoto identifierat de två potentiella planeterna runt HD 260655, tittade Shporer för att se om stjärnan tidigare observerats av andra teleskop. Som tur var listades HD 260655 i en undersökning av stjärnor som tagits av High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), ett instrument som fungerar som en del av Keck Observatory på Hawaii. HIRES hade övervakat stjärnan, tillsammans med en mängd andra stjärnor, sedan 1998, och forskarna kunde få tillgång till undersökningens allmänt tillgängliga data.

HD 260655 listades också som en del av en annan oberoende undersökning av CARMENES, ett instrument som fungerar som en del av Calar Alto-observatoriet i Spanien. Eftersom dessa data var privata nådde teamet ut till medlemmar i både HIRES och CARMENES med målet att kombinera deras datakraft.

"Dessa förhandlingar är ibland ganska känsliga," konstaterar Shporer. "Lyckligtvis kom teamen överens om att arbeta tillsammans. Denna mänskliga interaktion är nästan lika viktig för att få data [som de faktiska observationerna]."

Planetärt drag

Till slut bekräftade detta samarbete snabbt närvaron av två planeter runt HD 260655 på ungefär sex månader.

För att bekräfta att signalerna från TESS verkligen kom från två kretsande planeter tittade forskarna igenom både HIRES- och CARMENES-data från stjärnan. Båda mätningarna mäter en stjärnas gravitationswobble, även känd som dess radiella hastighet.

"Varje planet som kretsar kring en stjärna kommer att ha en liten gravitationskraft på sin stjärna," förklarar Kunimoto. "Vad vi letar efter är varje liten rörelse av den stjärnan som kan tyda på att ett objekt med planetmassa drar i den."

Från båda uppsättningarna av arkivdata fann forskarna statistiskt signifikanta tecken på att signalerna som upptäckts av TESS verkligen var två planeter i omloppsbana.

"Då visste vi att vi hade något väldigt spännande", säger Shporer.

Teamet tittade sedan närmare på TESS-data för att fastställa egenskaperna för båda planeterna, inklusive deras omloppsperiod och storlek. De fastställde att den inre planeten, kallad HD 260655b, kretsar runt stjärnan var 2,8:e dag och är ungefär 1,2 gånger så stor som jorden. Den andra yttre planeten, HD 260655c, kretsar var 5,7:e dag och är 1,5 gånger så stor som jorden.

Utifrån radialhastighetsdata från HIRES och CARMENES kunde forskarna beräkna planeternas massa, som är direkt relaterad till amplituden med vilken varje planet drar i sin stjärna. De fann att den inre planeten är ungefär dubbelt så massiv som jorden, medan den yttre planeten är ungefär tre jordmassor. Utifrån deras storlek och massa uppskattade teamet varje planets densitet. Den inre, mindre planeten är något tätare än jorden, medan den yttre, större planeten är lite mindre tät. Båda planeterna är, baserat på sin densitet, troligen markbundna eller steniga till sin sammansättning.

Forskarna uppskattar också, baserat på sina korta banor, att ytan på den inre planeten är 710 kelvin (818 grader Fahrenheit), medan den yttre planeten är runt 560 K (548 F).

"Vi anser att området utanför den beboeliga zonen är för varmt för att flytande vatten ska finnas på ytan", säger Kunimoto.

"Men det kan finnas fler planeter i systemet," tillägger Shporer. "Det finns många multiplanetsystem som är värd för fem eller sex planeter, särskilt runt små stjärnor som den här. Förhoppningsvis hittar vi fler, och en kan vara i den beboeliga zonen. Det är optimistiskt tänkande." + Utforska vidare

Två steniga exoplaneter upptäcktes runt närliggande stjärna

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.