Astronomia

Perché la sonda TESS sta trovando meno esopianeti del previsto?

Perché la sonda TESS sta trovando meno esopianeti del previsto?


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A giudicare dalla pagina di Wikipedia, ho avuto l'impressione che TESS abbia prestazioni inferiori, poiché si prevede di rilevare circa 20000 esopianeti candidati nella sua missione principale di due anni, ma con solo poche settimane rimaste, è ora chiaro che non si avvicinerà a quella cifra. Sono solo curioso di sapere perché è così.

Dall'articolo di aprile 2018 di Astrobio.net The Astrobiology Magazine Guide to TESS:

“Il numero di pianeti delle dimensioni della Terra e della super-Terra che TESS dovrebbe trovare nel corso della sua missione primaria di due anni sarà compreso tra 500 e 1.000 nuovi pianeti e, in generale, il numero di pianeti che verranno stabiliti è probabile che siano oltre 20.000 tutti insieme”, si entusiasma George Ricker del MIT, che è il principale investigatore di TESS.

Questo è circa 10 volte maggiore del totale aggiornato al 20 marzo 2020 che si trova nell'intervallo 1700-1800 secondo lo status tracker della NASA.


Non sto usando TESS per trovare i pianeti, ma sono ragionevolmente sicuro che la risposta è che nessuno ha ancora guardato molto attentamente tutti i dati.

I dati TESS sono disponibili in due versioni. C'era un sottoinsieme di circa 200.000 stelle che sono state osservate con una cadenza di 2 minuti. Questi obiettivi sono stati scelti per essere una combinazione di luminosi e piccoli, fortemente orientati verso le vicine nane K e M, per ottimizzare le possibilità di trovare qualche migliaio di piccoli pianeti. La stragrande maggioranza delle scoperte planetarie segnalate finora proverrà da questo elenco.

https://tess.mit.edu/science/data/

Inoltre, la maggior parte del cielo è stata mappata ripetutamente in modo tale che ci siano "immagini a pieno formato" di patch scattate ogni 30 minuti per almeno 27 giorni.

In linea di principio, ogni stella nel cielo è presente nei dati full frame. In pratica, solo le stelle più luminose di circa la 15° magnitudine hanno dati ragionevoli che potrebbero consentire l'individuazione di pianeti più grandi; i cosiddetti Giove caldi.

Si prevede che ci saranno circa 20 milioni di stelle abbastanza luminose da facilitare la caccia ai Giove caldi. La maggior parte di queste saranno stelle di tipo solare o più luminose. Il tasso di occorrenza di tali oggetti è noto per essere di 1%, suggerendo che 200.000 stelle li avranno. Ma poi solo una frazione di di Il 10% di questi transita davanti alla stella, da cui proviene la stima di 20.000.

Estrarre e analizzare 20 milioni di curve di luce dalle immagini a pieno formato non è un compito semplice e semplicemente non è stato ancora completato.

MODIFICARE:

Capitolo e versi su questo possono essere trovati in Barclay et al. (2018). Studiano il numero probabile di pianeti che TESS troverà. Hanno diviso lo studio in tre campioni. Il campione di cadenza di 2 minuti di 200.000 stelle, un elenco di 3,2 milioni di bersagli candidati (CTL), che sono generalmente più deboli (ma ancora con $V<13$) stelle di sequenza principale di tipo solare e più fredde, dove ci sono buone possibilità di trovare piccoli pianeti, quindi un elenco definitivo di circa 20 milioni di stelle di sequenza principale con $V<14,7$ intorno ai quali potrebbero essere trovati esopianeti giganti; 16 milioni di questi hanno $T_{ m eff} >5500$ K e solo 4 milioni hanno $T_{ m eff}<5500$ K.

Le rese stimate di questi tre campioni sono 1250 nel campione di cadenza di 2 minuti; circa 4400 nel campione CTL e dell'ordine 10.000 nel campione di immagine a pieno campo debole. Sostanzialmente in accordo con quanto scritto sopra.

Un altro punto importante è che il grande campione di immagine a pieno campo di esolanati giganti sarà fortemente contaminato da falsi positivi (cioè non pianeti). È comprensibile quindi che la maggior parte dello sforzo finora sia stato rivolto all'investigazione e alla verifica del campione più piccolo di pianeti trovato attorno a stelle più luminose.


Non solo per trovare pianeti: il telescopio TESS cacciatore di esopianeti individua lampi di raggi gamma luminosi

La NASA ha una lunga tradizione di scoperte inaspettate e la missione TESS del programma spaziale non è diversa. L'astrofisico della SMU e il suo team hanno scoperto un lampo di raggi gamma particolarmente luminoso utilizzando un telescopio della NASA progettato per trovare esopianeti, quelli che si verificano al di fuori del nostro sistema solare, in particolare quelli che potrebbero essere in grado di sostenere la vita.

È la prima volta che un lampo di raggi gamma viene trovato in questo modo.

I lampi di raggi gamma sono le esplosioni più luminose dell'universo, tipicamente associate al collasso di una stella massiccia e alla nascita di un buco nero. Possono produrre tanta energia radioattiva quanta ne rilascerà il sole durante la sua intera esistenza di 10 miliardi di anni.

Krista Lynne Smith, assistente professore di fisica presso la Southern Methodist University, e il suo team hanno confermato che l'esplosione - chiamata GRB 191016A - è avvenuta il 16 ottobre e ne hanno anche determinato la posizione e la durata. Uno studio sulla scoperta è stato pubblicato in Il Giornale Astrofisico.

"I nostri risultati dimostrano che questo telescopio TESS è utile non solo per trovare nuovi pianeti, ma anche per l'astrofisica ad alta energia", ha affermato Smith, specializzato nell'uso di satelliti come TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) per studiare i buchi neri supermassicci e il gas che circonda loro. Tali studi fanno luce sul comportamento della materia nello spaziotempo profondamente deformato attorno ai buchi neri e sui processi mediante i quali i buchi neri emettono potenti getti nelle galassie che li ospitano.

Smith ha calcolato che GRB 191016A aveva una magnitudine di picco di 15,1, il che significa che era 10.000 volte più debole delle stelle più deboli che possiamo vedere ad occhio nudo.

Può sembrare abbastanza debole, ma la debolezza ha a che fare con la distanza in cui si è verificata l'esplosione. Si stima che la luce della galassia di GRB 191016A abbia viaggiato per 11,7 miliardi di anni prima di diventare visibile nel telescopio TESS.

La maggior parte dei lampi di raggi gamma sono più deboli, circa 160.000 volte più deboli delle stelle più deboli.

L'esplosione ha raggiunto il suo picco di luminosità tra 1.000 e 2.600 secondi, quindi è svanita gradualmente fino a quando non è scesa al di sotto della capacità di TESS di rilevarla circa 7000 secondi dopo la prima esplosione.

Questo lampo di raggi gamma è stato rilevato per la prima volta da un satellite della NASA chiamato Swift-BAT, che è stato costruito per trovare questi lampi. Ma poiché GRB 191016A si è verificato troppo vicino alla luna, lo Swift-BAT non ha potuto eseguire il follow-up necessario, normalmente dovrebbe saperne di più fino a poche ore dopo.

Il TESS della NASA stava guardando quella stessa parte del cielo. È stata una fortuna, poiché TESS rivolge la sua attenzione a una nuova striscia di cielo ogni mese.

Mentre i ricercatori di esopianeti presso una base terrestre per TESS potevano dire subito che era avvenuto un lampo di raggi gamma, ci sarebbero voluti mesi prima che ricevessero dati dal satellite TESS su di esso. Ma dal momento che la loro attenzione era rivolta ai nuovi pianeti, questi ricercatori hanno chiesto se altri scienziati in una conferenza TESS a Sydney, in Australia, fossero interessati a scavare di più sull'esplosione.

Smith era uno dei pochi specialisti di astrofisica delle alte energie presenti in quel momento e si offrì rapidamente come volontario.

"Il satellite TESS ha un grande potenziale per applicazioni ad alta energia, e questo era un esempio troppo buono per lasciarselo sfuggire", ha detto. L'astrofisica delle alte energie studia il comportamento della materia e dell'energia in ambienti estremi, comprese le regioni intorno ai buchi neri, potenti getti relativistici ed esplosioni come lampi di raggi gamma.

TESS è un telescopio ottico che raccoglie curve di luce su tutto ciò che si trova nel suo campo visivo, ogni mezz'ora. Le curve di luce sono un grafico dell'intensità della luce di un oggetto o di una regione celeste in funzione del tempo. Smith ha analizzato tre di queste curve di luce per essere in grado di determinare la luminosità dell'esplosione.

Ha anche usato i dati degli osservatori terrestri e del satellite a raggi gamma Swift per determinare la distanza del burst e altre qualità al riguardo.

"Poiché il burst ha raggiunto il suo picco di luminosità più tardi e aveva una luminosità di picco superiore alla maggior parte dei burst, ha permesso al telescopio TESS di effettuare più osservazioni prima che il burst svanisse al di sotto del limite di rilevamento del telescopio", ha detto Smith. "Abbiamo fornito l'unico follow-up ottico spaziale su questa eccezionale esplosione".


Discussione: TESS sta trovando meno pianeti candidati del previsto?

Ho seguito da vicino la missione TESS mentre svolgevo con successo la missione Kepler.

Prima del lancio di TESS, ricordo di aver letto diversi articoli e articoli pubblicati che modellavano il numero atteso di pianeti candidati che TESS doveva trovare (e la distribuzione delle dimensioni).

I numeri erano compresi tra 10.000 e 20.000 con dozzine di pianeti delle dimensioni della Terra e molte centinaia di dimensioni inferiori a 2 volte il diametro della Terra. Ecco un esempio dalla NASA:

"Gli astronomi prevedono che TESS scoprirà dozzine di pianeti delle dimensioni della Terra e fino a 500 pianeti di dimensioni inferiori al doppio della Terra. Oltre ai pianeti delle dimensioni della Terra, si prevede che TESS troverà circa 20.000 esopianeti nella sua missione principale di due anni. TESS troverà più di 17.000 pianeti più grandi di Nettuno."

Tuttavia, TESS ha completato la sua corsa iniziale completa di 2 anni e, sebbene i dati siano ancora in fase di elaborazione con più candidati da selezionare dai dati, il conteggio è molto più basso a 2.174 a partire dal 1 settembre 2020. Questo è solo circa 11 % del numero previsto.

Cosa mi sto perdendo? Tre possibilità:

1) La maggior parte dell'analisi dei dati non è iniziata o forse ha ritardato notevolmente il rilascio dei risultati. (Anche i dati del primo anno, scaricati più di un anno fa, avrebbero dovuto produrre quasi 10.000 pianeti)
2) L'aspettativa di 20.000 esopianeti è da possibili missioni estese con molti più anni di orbite?
3) Oppure, come temo, non ne hanno trovati tanti come previsto in questa corsa iniziale di 2 anni. (Ma non vedo alcuna discussione sui motivi: problemi tecnici, atmosfere solari troppo rumorose o semplicemente meno pianeti di quanto originariamente previsto?)

Qualche informazione dai follower di TESS?

Parte del problema potrebbe essere ottenere il tempo del processore o quelli che ai vecchi tempi si sarebbero chiamati studenti universitari per passare attraverso i dati. O per caso TESS non stava puntando nell'area giusta al momento giusto per catturare qualcosa, o non c'è niente lì.

Inoltre, TESS stava cercando candidati per altri ricercatori da verificare, PLATO dell'ESA lancerà nel 2024 e cercherà anche eso-terre.

Grazie per aver risposto. Sembra che tu abbia fatto tre punti che affronterò in base alla mia migliore comprensione:

1) Parte del problema potrebbe essere ottenere il tempo del processore o quello che ai vecchi tempi si sarebbe chiamato studenti universitari per passare attraverso i dati

Non conosco le specifiche della larghezza di banda di elaborazione dei dati TESS, ma dubito che questo sia il problema poiché hanno pianificato per anni questa missione e l'elaborazione dei dati non era un grosso problema che limitava le versioni dei risultati di Kepler quando i computer erano un ordine di grandezza Più lentamente. Inoltre, stiamo parlando di pianeti candidati, non di pianeti confermati (TESS ne ha solo 67 confermati) e so che è qui che inizia il vero lavoro, ma i "candidati" possono essere ampiamente identificati senza follow-up.

2) O per caso TESS non stava puntando nell'area giusta al momento giusto per catturare qualcosa, o non c'è niente lì.

Se parli di una stella qualsiasi o di un set molto piccolo, questo è vero, potresti essere sfortunato con il tuo campionamento statisticamente parlando, ma TESS sta guardando 200.000 stelle, quindi la legge delle medie funziona qui. Statisticamente, è ALTAMENTE improbabile lanciare una moneta 200.000 volte e avere il risultato molto distorto in un modo o nell'altro (cioè sarà vicino al 50% come previsto, non solo una frazione del valore atteso come con i dati TESS)


3) Inoltre TESS stava cercando candidati per altri ricercatori da verificare, PLATO dell'ESA lancerà nel 2024 e cercherà anche eso-terre.

Sì, e sto solo parlando di candidati, il numero previsto era di circa 10.000 (penso che ci fossero intervalli di stime da un minimo di circa 5.000 a oltre 20.000 con la NASA che ne citava 20.000). Sono d'accordo che ci saranno anni di follow-up per confermare, ma non stavo parlando di pianeti confermati, solo dei candidati iniziali.


La navicella spaziale TESS della NASA sta trovando centinaia di esopianeti ed è pronta a trovarne altre migliaia

L'impressione di questo artista mostra una vista del pianeta Proxima b in orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al sistema solare. Credito: NASA/ESO/M. Kornmesser

A soli 50 anni luce dalla Terra, ci sono circa 1.560 stelle, probabilmente orbitate da diverse migliaia di pianeti. Circa un migliaio di questi pianeti extrasolari, noti come esopianeti, potrebbero essere rocciosi e avere una composizione simile a quella terrestre. Alcuni possono persino ospitare la vita. Oltre il 99% di questi mondi alieni rimane sconosciuto, ma questo sta per cambiare.

Con il nuovo telescopio spaziale cacciatore di esopianeti TESS della NASA, è iniziata la ricerca in tutto il cielo di pianeti possibilmente abitabili vicini al nostro sistema solare. TESS, in orbita attorno alla Terra ogni 13,7 giorni, e i telescopi terrestri sono pronti a trovare centinaia di pianeti nei prossimi anni. Ciò potrebbe trasformare la comprensione da parte degli astronomi dei mondi alieni che ci circondano e fornire obiettivi da scansionare con telescopi di prossima generazione alla ricerca di tracce di vita. In poco più di un anno, TESS ha identificato più di 1.200 candidati planetari, 29 dei quali gli astronomi hanno già confermato come pianeti. Data la capacità unica di TESS di cercare simultaneamente decine di migliaia di stelle per i pianeti, si prevede che la missione produrrà oltre 10.000 nuovi mondi.

Questi sono tempi entusiasmanti per gli astronomi e, soprattutto, per quelli di noi che esplorano gli esopianeti. Siamo membri del progetto di caccia al pianeta EDEN, che supporta anche il lavoro di TESS. Usiamo i telescopi a terra e nello spazio per trovare esopianeti e comprenderne le proprietà e il potenziale per ospitare la vita.

Mondi sconosciuti intorno a noi

I mondi intorno a noi attendono di essere scoperti. Prendete, ad esempio, Proxima Centauri, una debole stella rossa senza pretese, invisibile senza telescopio. È una delle oltre cento miliardi o giù di lì di tali stelle nella nostra galassia, insignificante tranne che per il suo status di nostro vicino di casa. L'orbita di Proxima è un mondo affascinante ma misterioso, chiamato Proxmia b, scoperto solo nel 2016.

Gli scienziati sanno sorprendentemente poco di Proxima b. Gli astronomi chiamano il primo pianeta scoperto in un sistema "b". Questo pianeta non è mai stato visto con occhi umani o con un telescopio. Ma sappiamo che esiste a causa della sua attrazione gravitazionale sulla sua stella ospite, che fa oscillare leggermente la stella. Questa leggera oscillazione è stata trovata nelle misurazioni raccolte da un grande gruppo internazionale di astronomi da dati presi con più telescopi terrestri. Proxima b molto probabilmente ha una composizione rocciosa simile a quella terrestre, ma di massa maggiore. Riceve circa la stessa quantità di calore che la Terra riceve dal Sole.

Ed è questo che rende questo pianeta così eccitante: si trova nella zona "abitabile" e potrebbe avere proprietà simili a quelle della Terra, come una superficie, acqua liquida e, chi lo sa?, forse anche un'atmosfera che porta i segni chimici rivelatori di vita.

La missione TESS della NASA è stata lanciata nell'aprile 2018 per dare la caccia ad altri pianeti delle dimensioni della Terra, ma con un metodo diverso. TESS è alla ricerca di rari eventi di oscuramento che si verificano quando i pianeti passano davanti alle stelle che li ospitano, bloccando parte della luce delle stelle. Questi eventi di transito indicano non solo la presenza dei pianeti, ma anche le loro dimensioni e orbite.

Trovare un nuovo esopianeta in transito è un grosso problema per gli astronomi come noi perché, a differenza di quelli trovati attraverso le oscillazioni stellari, i mondi visti in transito possono essere studiati ulteriormente per determinarne la densità e la composizione atmosferica.

Per noi, gli esopianeti più eccitanti sono quelli più piccoli, che TESS può rilevare quando orbitano attorno a piccole stelle chiamate nane rosse, stelle con masse inferiori alla metà della massa del nostro Sole.

Ciascuno di questi sistemi è unico. Ad esempio, LP 791-18 è una stella nana rossa a 86 anni luce dalla Terra attorno alla quale TESS ha trovato due mondi. Il primo è una "super-Terra", un pianeta più grande della Terra ma probabilmente ancora per lo più roccioso, e il secondo è un "mini-Nettuno", un pianeta più piccolo di Nettuno ma ricco di gas e ghiaccio. Nessuno di questi pianeti ha controparti nel nostro sistema solare.

Tra i nuovi pianeti delle dimensioni della Terra preferiti dagli astronomi c'è LHS 3884b, una "Terra calda" rovente che orbita intorno al suo sole così velocemente che su di essa potresti festeggiare il tuo compleanno ogni 11 ore.

Non ci sono ancora mondi simili alla Terra

Ma quanto sono simili alla Terra i pianeti delle dimensioni della Terra? La promessa di trovare mondi vicini per studi dettagliati sta già dando i suoi frutti. Un team di astronomi ha osservato la calda super-Terra LHS 3884b con il telescopio spaziale Hubble e ha scoperto che il pianeta è un orribile luogo di vacanza, senza nemmeno un'atmosfera. È solo una roccia nuda con temperature che vanno da oltre 700 C (1300 Fahrenheit) a mezzogiorno allo zero assoluto (-460 Fahrenheit) a mezzanotte.

La missione TESS è stata inizialmente finanziata per due anni. Ma il veicolo spaziale è in ottima forma e la NASA ha recentemente esteso la missione fino al 2022, raddoppiando il tempo che TESS avrà a disposizione per scansionare le stelle luminose vicine per i transiti.

Tuttavia, trovare esopianeti intorno alle stelle più fredde, quelle con temperature inferiori a circa 2700 C (4900 F), sarà ancora una sfida a causa della loro estrema debolezza. Poiché le nane ultrafredde offrono la nostra migliore opportunità per trovare e studiare esopianeti con dimensioni e temperature simili a quelle della Terra, altre ricerche mirate sui pianeti stanno riprendendo da dove TESS finisce.

I mondi che TESS non riesce a trovare

Nel maggio 2016, un gruppo guidato dal Belgio ha annunciato la scoperta di un sistema planetario attorno alla nana ultrafredda che hanno battezzato TRAPPIST-1. La scoperta dei sette esopianeti in transito delle dimensioni della Terra nel sistema TRAPPIST-1 è stata rivoluzionaria.

Ha anche dimostrato come i piccoli telescopi, rispetto ai potenti colossi della nostra epoca, possano ancora fare scoperte trasformative. Con pazienza e perseveranza, il telescopio TRAPPIST ha scansionato deboli stelle nane rosse vicine dal suo posatoio di alta montagna nel deserto di Atacama per piccoli, rivelatori cali di luminosità. Alla fine, ha individuato i transiti nei dati per la nana rossa TRAPPIST-1, che, sebbene a soli 41 anni luce di distanza, è troppo debole per le quattro lenti da 10 cm (4 pollici) di diametro di TESS. I suoi mondi delle dimensioni della Terra sarebbero rimasti sconosciuti se il telescopio più grande del team TRAPPIST non li avesse trovati.

Due progetti hanno alzato il tiro nella ricerca di candidati exo-Terra intorno alle vicine nane rosse. Il team SPECULOOS ha installato quattro telescopi robotici, sempre nel deserto di Atacama, e uno nell'emisfero settentrionale. Il nostro Exoearth Discovery and Exploration Network – Project EDEN – utilizza nove telescopi in Arizona, Italia, Spagna e Taiwan per osservare continuamente le stelle nane rosse.

I telescopi SPECULOOS e EDEN sono molto più grandi delle piccole lenti di TESS e possono trovare pianeti intorno alle stelle troppo deboli per essere studiati da TESS, inclusi alcuni dei pianeti in transito delle dimensioni della Terra più vicini a noi.

Il decennio dei nuovi mondi

Il prossimo decennio sarà probabilmente ricordato come il momento in cui abbiamo aperto gli occhi sull'incredibile diversità di altri mondi. È probabile che TESS trovi tra 10.000 e 15.000 candidati esopianeti entro il 2025. Entro il 2030, le missioni GAIA e PLATO dell'Agenzia spaziale europea dovrebbero trovare altri 20.000-35.000 pianeti. GAIA cercherà le oscillazioni stellari introdotte dai pianeti, mentre PLATO cercherà i transiti planetari come fa TESS.

Tuttavia, anche tra le migliaia di pianeti che verranno presto scoperti, gli esopianeti più vicini al nostro sistema solare rimarranno speciali. Molti di questi mondi possono essere studiati nei minimi dettagli, inclusa la ricerca di segni di vita. Le scoperte dei mondi più vicini rappresentano anche importanti passi avanti nel progresso dell'umanità nell'esplorazione dell'universo in cui viviamo. Dopo aver mappato il nostro pianeta e poi il sistema solare, ora ci rivolgiamo ai sistemi planetari vicini. Forse un giorno Proxima b o un altro astronomi del mondo vicino che devono ancora trovare sarà l'obiettivo di sonde interstellari, come il Progetto Starshot, o anche di astronavi con equipaggio. Ma prima dobbiamo mettere questi mondi sulla mappa.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.


TESS, il Satellite di indagine sugli esopianeti in transito è una missione NASA guidata dal MIT per spendere due anni alla scoperta di esopianeti in transito da un'indagine a tutto cielo. La scienza TESS L'ufficio è gestito dal MIT e dall'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

TESS monitorerà più di 200.000 stelle per cali temporanei di luminosità causati dai transiti planetari. Questa prima indagine sui transiti spaziali di tutto il cielo identificherà pianeti di tutte le dimensioni.

I prodotti di rilascio dei dati includono: immagini raw full frame, immagini full frame calibrate, pixel target, curve di luce, flat field, funzione di risposta pixel ed elenchi di oggetti di interesse (TOI) TESS.

Il TESS Followup Program (TFOP) mira a completare la missione TESS Livello 1 Requisito di consegnare alla comunità 50 piccoli pianeti in transito con masse misurate.

Guardando un cielo notturno scuro possiamo vedere fino a migliaia di stelle. Ogni stella è un sole e se il nostro sole ha pianeti ha senso che anche le altre stelle abbiano pianeti, e lo fanno. Ora pensiamo che ogni stella abbia un sistema planetario, il che significa che la nostra Via Lattea pullula di esopianeti. Gli astronomi stanno rivolgendo la loro attenzione alle stelle più vicine, quelle che sono abbastanza luminose con abbastanza fotoni da poter studiare ulteriormente i pianeti. Le stelle più vicine sono sparse in tutto il cielo, motivando un'indagine di tutto il cielo.
TESS è una missione NASA guidata dal MIT, un'indagine su tutto il cielo per gli esopianeti in transito. I pianeti in transito sono quelli che si trovano davanti alla stella vista dal telescopio e, ad oggi, è la tecnica di scoperta di maggior successo per trovare piccoli esopianeti.
Lanciare

TESS è stato lanciato il 18 aprile 2018 a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 da Cape Canaveral.

Tempi

TESS affiancherà il cielo con 26 segmenti, osservando l'emisfero sud nel primo anno di operatività della missione e l'emisfero nord nel secondo anno. TESS ha un'orbita cislunare altamente ellittica di 13,7 giorni intorno alla Terra. Con un periodo di osservazione di 27,4 giorni per segmento, il satellite è più sensibile agli esopianeti con periodi inferiori a 13 giorni (in modo che vengano utilizzati almeno due transiti per la scoperta).

Le regioni circolari in cui i segmenti si sovrappongono ai poli dell'eclittica hanno un periodo di osservazione di poco più di 100 giorni, consentendo di scoprire pianeti di periodo più lungo. Queste regioni sono note come zone di visualizzazione continua (CVZ).

Macchine fotografiche

TESS ha quattro fotocamere identiche.

  • Ognuno ha un campo visivo di 24吔 gradi
  • Sono allineati per coprire strisce di cielo di 24 e 21590 gradi chiamate "settori".
  • Ogni telecamera dispone di quattro CCD 2k x 2k con una scala di pixel di 21 secondi d'arco per pixel.
  • I rilevatori sono sensibili da 600-1000 nm (blu al vicino IR).

TESS mira a una precisione fotometrica di 50 ppm su stelle con magnitudine TESS 9-15, sebbene possano essere monitorate anche stelle più luminose.

Immagini

Ogni settore, il veicolo spaziale TESS effettuerà il downlink di circa 200.000 francobolli con cadenza di due minuti, nonché immagini a pieno formato raccolte a bordo con una cadenza di 30 minuti.

Il team ha preparato il TESS Input Catalog (TIC) di oltre 1 miliardo di oggetti, con uno speciale sottoinsieme Candidate Target List (CTL) di 200.000 oggetti per le osservazioni della cadenza di due minuti.

Scoperte

TESS anticipa la scoperta di migliaia di esopianeti di tutte le dimensioni attorno a una varietà di tipi di stelle. Si è impegnata a consegnare alla comunità 50 pianeti di dimensioni inferiori a 4 raggi terrestri con masse misurate. Uno sforzo internazionale nell'ambito del TESS Follow-up Operations Program (TFOP) è impegnato nelle osservazioni per distillare i candidati del pianeta TESS fino all'elenco di 50 con masse misurate, utilizzando i migliori telescopi terrestri del mondo.


Conclusione

Il documento di oggi sarà utile per pianificare strategie di follow-up e per identificare il numero potenziale di pianeti trovati nei dati di cadenza di 2 minuti di TESS e nelle immagini full frame. Questo è il primo documento a prevedere i pianeti in base alle stelle più probabili da osservare dalla Candidate Target List piuttosto che da popolazioni di stelle simulate. Laddove gli autori consideravano anche le stelle più calde, più deboli, giganti o più affollate, TESS avrebbe osservato (escluse dalla Candidate Target List) le stime del numero di pianeti sono aumentate a 16.000. Tuttavia, la maggiore intensità di lavoro da seguire e tassi molto più elevati di falsi positivi significano che pochi di questi potrebbero essere confermati.

L'articolo di oggi mostra che TESS dovrebbe aumentare notevolmente il numero di piccoli pianeti vicini conosciuti che dovremmo essere in grado di indagare ulteriormente. Ora non ci resta che trovarli!


La navicella spaziale TESS della NASA scopre il suo esopianeta più piccolo fino ad oggi

Goddard Space Flight Center della NASA

La navicella spaziale TESS della NASA sta continuando a trovare pianeti sempre più piccoli, e questo ora include pianeti più piccoli del pianeta natale umano. La nave ha trovato un pianeta nel sistema L 98-59, L 98-59b, che è l'80% delle dimensioni della Terra e il 10% più piccolo della precedente scoperta più piccola di TESS. Purtroppo non organizzerai una vacanza a breve. Il sistema si trova a 34,6 anni luce di distanza e tutti i pianeti scoperti finora (ci sono pianeti più grandi 59c e 59d) si trovano nella "zona di Venere" dove un effetto serra incontrollato potrebbe renderli inabitabili.

TESS ha individuato i pianeti utilizzando i transiti (cali regolari nella luminosità della stella causati dal passaggio dei pianeti). Potresti ricevere presto maggiori informazioni, almeno. TESS completa il suo primo anno di studi a luglio, e questo potrebbe essere sufficiente per raccogliere maggiori dettagli sui pianeti conosciuti e possibilmente individuarne altri.

Questo non è un record per la NASA nel suo insieme. Kepler-37b, per esempio, è appena più grande della Luna. Ciò dimostra che TESS può individuare una vasta gamma di esopianeti, tuttavia, e fa sperare che rileverà mondi rocciosi che meritano uno studio più approfondito con il James Webb Space Telescope. Non si tratta solo della ricerca della vita extrasolare. I dati potrebbero aiutare a spiegare perché i pianeti diventano abitabili o si trasformano in paesaggi infernali simili a Venere.


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Ma un pianeta in orbita così vicino a una nana rossa è soggetto a condizioni difficili. Le giovani nane rosse sono molto attive, emettendo enormi bagliori ed eruzioni di plasma. La stella emette anche un forte vento di particelle cariche. Tutti questi effetti potrebbero potenzialmente spazzare via l'atmosfera di un pianeta, lasciando dietro di sé una nuda roccia.

"La perdita atmosferica è la minaccia esistenziale numero uno all'abitabilità dei pianeti", ha affermato Bean.

Un'altra caratteristica chiave degli esopianeti che orbitano vicino alle nane rosse è fondamentale per la nuova tecnica: dovrebbero essere bloccati in base alle maree, il che significa che hanno un lato diurno e uno notturno permanenti. Di conseguenza, vediamo diverse fasi del pianeta in diversi punti della sua orbita. Quando attraversa la faccia della stella, vediamo solo il lato notturno del pianeta. Ma quando sta per attraversare dietro la stella (un evento noto come eclissi secondaria), o sta appena emergendo da dietro la stella, possiamo osservare il lato diurno.

Se un esopianeta roccioso manca di atmosfera, il suo lato diurno sarebbe molto caldo, proprio come vediamo con la Luna o Mercurio. Tuttavia, se un esopianeta roccioso ha un'atmosfera, la presenza di quell'atmosfera dovrebbe abbassare la temperatura diurna che Webb misurerebbe. Potrebbe farlo in due modi. Un'atmosfera densa potrebbe trasportare il calore dal lato diurno a quello notturno attraverso i venti. Un'atmosfera più sottile potrebbe ancora ospitare nuvole, che riflettono una parte della luce stellare in arrivo, abbassando così la temperatura del lato diurno del pianeta.

&ldquoOgni volta che aggiungi un'atmosfera, abbasserai la temperatura della parte diurna. Quindi, se vediamo qualcosa di più bello della nuda roccia, ne dedurremmo che è probabilmente un segno di un'atmosfera", ha spiegato Daniel Koll del Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'autore principale di due degli articoli.

Webb è ideale per effettuare queste misurazioni perché ha uno specchio molto più grande rispetto ad altri telescopi come i telescopi spaziali Hubble o Spitzer della NASA, che gli consente di raccogliere più luce e può mirare alle lunghezze d'onda infrarosse appropriate.

I calcoli del team mostrano che Webb dovrebbe essere in grado di rilevare la firma termica dell'atmosfera di un pianeta in una o due eclissi secondarie, in poche ore di osservazione. Al contrario, rilevare un'atmosfera attraverso osservazioni spettroscopiche richiederebbe in genere otto o più transiti per questi stessi pianeti.

La spettroscopia di trasmissione, che studia la luce stellare filtrata attraverso l'atmosfera del pianeta, soffre anche di interferenze dovute a nuvole o foschie, che possono mascherare le firme molecolari dell'atmosfera. In tal caso il grafico spettrale, anziché mostrare linee di assorbimento pronunciate dovute alle molecole, sarebbe essenzialmente piatto.

&ldquoNella spettroscopia di trasmissione, se ottieni una linea piatta, non ti dice nulla. La linea piatta potrebbe significare che l'universo è pieno di pianeti morti che non hanno un'atmosfera, o che l'universo è pieno di pianeti che hanno un'intera gamma di atmosfere diverse e interessanti, ma a noi sembrano tutti uguali perché sono nuvolosi. ha detto Eliza Kempton dell'Università del Maryland, coautrice di tre dei documenti.

"Le atmosfere degli esopianeti senza nuvole e foschie sono come gli unicorni e non li abbiamo ancora visti, e potrebbero non esistere affatto", ha aggiunto.

Il team ha sottolineato che una temperatura diurna più fresca del previsto sarebbe un indizio importante, ma non confermerebbe assolutamente l'esistenza di un'atmosfera. Eventuali dubbi residui sulla presenza di un'atmosfera possono essere esclusi con studi di follow-up utilizzando altri metodi come la spettroscopia di trasmissione.

La vera forza della nuova tecnica sarà nel determinare quale frazione di esopianeti rocciosi probabilmente ha un'atmosfera. Nell'ultimo anno sono stati rilevati circa una dozzina di pianeti extrasolari che sono buoni candidati per questo metodo. È probabile che se ne troveranno altri quando Webb sarà operativo.

"Il Transiting Exoplanet Survey Satellite, o TESS, sta trovando cumuli di questi pianeti", ha affermato Kempton.

Il metodo dell'eclissi secondaria ha una limitazione fondamentale: funziona meglio su pianeti troppo caldi per essere situati nella zona abitabile. Tuttavia, determinare se questi pianeti caldi ospitano o meno atmosfere ha importanti implicazioni per i pianeti della zona abitabile.

"Se i pianeti caldi possono trattenere un'atmosfera, anche quelli più freddi dovrebbero esserlo", ha detto Koll.

Il James Webb Space Telescope sarà il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo quando verrà lanciato nel 2021. Webb risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarderà oltre i mondi lontani intorno ad altre stelle e sonderà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb is an international project led by NASA with its partners, ESA (European Space Agency) and the Canadian Space Agency.


TOI 451 Shows Off Three New Exoplanets Caught in a River of Stars

Roughly 400 light years from Earth, a young star named TOI 451 travels within a river of stars. An international team of astronomers have now found three previously unknown exoplanets orbiting that star.

The Pisces-Eridanus stream of stars was only recently discovered — at the end of 2018 — despite stretching across one-third of the sky. Stars within this stream average only around three percent of the age of our own solar system.

“This system checks a lot of boxes for astronomers. It’s only 120 million years old and just 400 light-years away, allowing detailed observations of this young planetary system. And because there are three planets between two and four times Earth’s size, they make especially promising targets for testing theories about how planetary atmospheres evolve,” explains Dr. Elisabeth Newton of Dartmouth College.

Join us on Astronomy News with The Cosmic Companion on March 2, when we talk with Dr. Elisabeth Newton about this discovery!

My Three Planets

This trio of exoplanets were first spotted in data collected from the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) space telescope, launched in 2018. This telescope, designed to study the entire sky, locates exoplanets as they transit, or pass “in front of” their star, as seen from Earth.

Through 2019 and 2020, the sights of the infrared Spitzer Space Telescope were set toward the TOI 451 system, conducting follow-up studies of these alien worlds. Spitzer was powered down at the start of 2020, forever ending its mission exploring the skies in infrared wavelengths.

Additional archival data was obtained from observations of the star taken from 2009 to 2011 by NASA’s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) satellite.

The innermost of these newly-discovered planets is slightly less than twice the diameter of the Earth, and revolves around TOI 451 once every 46 hours. The middle world is more than three times as large as the Earth, and its year lasts a little over nine days. The outermost of these newly-discovered exoplanets, just over four times the size of our home world, circles TOI-451 once every 16 days.

These exoplanets orbit much closer to their star than the planets of our solar system keep from the Sun. The outermost of these world huddles its parent star at just one-third of the distance between Mercury and the Sun.

This close proximity to the nuclear furnace of TOI 451 results in scorching temperatures on these alien worlds. The innermost world, TOI 451 b, is thought to have surface temperatures around 1.200 C (2,200 F). At the outskirts of this system, TOI 451 d sports surface temperatures around 450 C (840 F).

While smaller planets would quickly lose their atmosphere to pressure from the star, the significant mass of these worlds is likely to hold onto atmospheres, researchers speculate.

Dr. Elisabeth Newton of Dartmouth College joins us on Astronomy News with The Cosmic Companion on March 2, talking about this finding. Image credit: Eli Burakian/Dartmouth College

You’re a Star!

“The sun and its retinue of planets drift as a group through the vast gulfs of space that separate the stars.” — Barney Oliver

The star TOI 451 is thought to have a pair of stellar companions, orbiting far beyond the orbits of the newly-discovered planets.

“The sun in this planetary system is very similar to our own sun, but much younger. By studying these planets in the context of others, we can piece together the picture of how planets form and develop,” Newton states.

Stellar streams like the one housing TOI 451 form as clusters of stars or small dwarf galaxies are torn apart by gravitational forces, stretching out the members of the group like a peloton of stars, continuing to race along their original trajectory. Eventually, these streams disperse, spreading their stars around space.

The Pisces-Eridanus stream currently stretches 1,300 light years in length. From Earth, it appears to stretch across 14 constellations. This stellar river is also older than astronomers originally believed, this new study reveals.

Dwarf Stars in the Stream… That is What We Are…

The Pisces-Eridanus stream of stars seen from Earth, spreading over 14 constellations in the night sky. Image credit: NASA/GSFC

In 2019, a team of researchers led by Jason Curtis at Columbia University examined dozens of members of the stream seen by TESS.

Younger stars tend to rotate more quickly, and show darker sunspots than older counterparts. Astronomers are able to see these dark paths as they rotate around their star, revealing the rotational rates of these stellar bodies.

This study showed that the stars — and thus the stream itself — is only about 120 million years old — just 12.5 percent of the age previously calculated. This significantly-younger estimate was also in line with measurements of lithium and excess ultraviolet light from the stars.

While the first planet in a solar system like our own was only discovered in 1995, astronomers currently know of 4,400 planets orbiting other stars. Still, the TOI 451 system is just the eighth young planetary system found where planets can be seen transiting in from of their star.

Newton and her team also found evidence of a possible disk of debris in the TOI 451 system. This loose rocky ring likely orbits at about the distance Jupiter keeps from the Sun. Researchers believe it to be similar to the asteroid belt in our solar system, but dustier and more disperse.




Exploring another intriguing system of exoplanets, TRAPPIST-1, with Professor Eric Agol of the University of Washington. Video credit: The Cosmic Companion

Following the launch of the James Webb Space Telescope, astronomers will be able to study the atmospheres of exoplanets in far-greater detail than is possible today, even using the Hubble Space Telescope.

“The planets offer excellent prospects for transmission spectroscopy with the Hubble Space Telescope and the James Webb Space Telescope, providing the opportunity to study planetary atmospheres that may still be in the process of evolving,” researchers describe in The Astronomical Journal.

Astronomy is now entering an exciting new era, as we learn the details of worlds in distant star systems for the first time.

James Maynard

James Maynard is the founder and publisher of The Cosmic Companion. He is a New England native turned desert rat in Tucson, where he lives with his lovely wife, Nicole, and Max the Cat.

OSIRIS-REx and Bennu - A Love Story

Orion, Mars, and the Pleiades Huddle Together in Sky

Why Did Betelgeuse Dim? – Andrea Dupree, Center for Astrophysics – Astronomy News with the Cosmic Companion August 25, 2020

Upcoming Guests

June 29 (s4/e26): Alyssa Mills, Graduate intern at JPL, talks about the largest moon in the Solar System, Ganymede.

July 6 (s5/e1): SEASON FIVE PREMERE! New York Times bestselling author Earl Swift, author of Across the Airless Wilds, the first major history of NASA’s lunar buggy.

July 13 (s5/e2):

Stella Kafka, CEO of The American Association of Variable Star Observers, talking about Betelgeuse.

July 20 (s5/e3):

Geoff Notkin, host of Meteorite Men on the Science Channel and president of the National Space Society, talks meteorites.

July 27 (s5/e4):

CHIME member Kaitlyn Shin, MIT grad student, explains fast radio bursts (FRBs)

August 3 (s5/e5):

Teaching science to children with Stephanie Ryan, author of “Let’s Learn Chemistry.”

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Appreciation

“Nobody doesn’t love astronomy out there, and you’re in the middle of that, so keep that going.” – Neil deGrasse Tyson

“The show is a great way to keep up with new discoveries in space sciences. One gets to directly hear from scientists in an easy to understand language.”- Dr. Dimitra Atri, NYU Abu Dhabi

“Your site is great, and I think your videos are wonderful.” – Dr. Jack Hughes, Rutgers University



Commenti:

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  3. Vudotilar

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