Para astronom menemukan sistem multi-planet di dekatnya

Para astronom di MIT dan di tempat lain telah menemukan sistem multiplanet baru di lingkungan galaksi kita hanya 10 parsec, atau sekitar 33 tahun cahaya, dari Bumi, menjadikannya salah satu sistem multiplanet terdekat yang kita kenal.

Di jantung sistem terletak sebuah bintang kerdil M kecil dan dingin yang disebut HD 260655, dan para astronom telah menemukannya menampung setidaknya dua bintang seukuran Bumi yang mirip Bumi. planet. Dunia berbatu tidak mungkin layak huni karena orbitnya relatif sempit dan planet-planet mengalami suhu yang terlalu tinggi untuk menopang air permukaan cair.

Namun, para ilmuwan sangat antusias dengan sistem ini, karena kedekatan dan kecerahan bintangnya akan memberi mereka pandangan lebih dekat pada sifat-sifat planet dan tanda-tanda atmosfer yang mungkin dikandungnya.

“Kedua planet dalam sistem ini dianggap sebagai target utama untuk studi atmosfer berdasarkan kecerahan bintang mereka,” kata Michelle Kunimoto, peneliti pascadoktoral di Kavli Institute for Astrophysics and Space Research MIT dan salah satu ilmuwan utama dalam penemuan tersebut. “Apakah ada atmosfer yang bergejolak di sekitar planet-planet ini? Dan apakah ada bukti spesies berbasis air atau karbon? Planet-planet ini adalah tempat uji yang fantastis untuk eksplorasi semacam itu.”

Tim akan mempresentasikan penemuan mereka hari ini (15 Juni) pada pertemuan American Astronomical Society di Pasadena, California. Anggota tim MIT termasuk Katharine Hesse, George Ricker, Sara Seager, Avi Shporer, Roland Vanderspek, dan Joel Villaseñor, serta kolaborator dari institusi di seluruh dunia.

kekuatan data

Sistem planet baru awalnya diidentifikasi oleh NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), sebuah misi yang dipimpin MIT yang dirancang untuk mengamati bintang terdekat dan paling terang dan mendeteksi penurunan periodik dalam cahaya yang bisa menandakan planet yang lewat.

Pada Oktober 2021, Kunimoto, anggota tim sains TESS MIT, sedang memantau data masuk satelit ketika dia melihat sepasang penurunan cahaya bintang secara berkala, atau transit, dari bintang HD 260655.

Dia menjalankan deteksi melalui jalur inspeksi ilmiah misi, dan sinyalnya segera diklasifikasikan sebagai dua Objek Menarik TESS, atau TOI — objek yang ditandai sebagai planet potensial. Sinyal yang sama juga ditemukan secara independen oleh Science Processing Operations Center (SPOC), saluran pencarian planet TESS resmi yang berbasis di NASA Ames. Para ilmuwan biasanya berencana untuk menindaklanjuti dengan teleskop lain untuk memastikan bahwa objek tersebut sebenarnya adalah planet.

Proses klasifikasi dan konfirmasi planet baru seringkali memakan waktu beberapa tahun. Untuk HD 260655, proses ini telah dipersingkat secara signifikan menggunakan data arsip.

Tak lama setelah Kunimoto mengidentifikasi dua planet potensial di sekitar HD 260655, Shporer memeriksa untuk melihat apakah bintang tersebut sebelumnya telah diamati oleh teleskop lain. Untungnya, HD 260655 ditampilkan dalam survei bintang yang dilakukan oleh High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), instrumen yang dioperasikan sebagai bagian dari Observatorium Keck di Hawaii. HIRES telah memantau bintang tersebut, bersama dengan berbagai bintang lainnya, sejak tahun 1998, dan para peneliti telah dapat mengakses data yang tersedia untuk umum dari survei tersebut.

HD 260655 juga terdaftar sebagai bagian dari survei independen lainnya oleh CARMENES, instrumen yang dioperasikan sebagai bagian dari Observatorium Calar Alto di Spanyol. Karena data ini bersifat pribadi, tim beralih ke anggota HIRES dan CARMENES dengan tujuan menggabungkan kekuatan data mereka.

“Negosiasi ini terkadang cukup rumit,” catat Shoporer. “Untungnya, tim telah sepakat untuk bekerja sama. Ini interaksi Manusia hampir sama pentingnya untuk mendapatkan data [as the actual observations].”

Gravitasi Planet

Pada akhirnya, upaya bersama ini dengan cepat mengkonfirmasi keberadaan dua planet di sekitar HD 260655 dalam waktu sekitar enam bulan.

Untuk memastikan bahwa sinyal TESS memang berasal dari dua planet yang mengorbit, para peneliti melihat data HIRES dan CARMENES dari bintang tersebut. Kedua survei mengukur goyangan gravitasi bintang, juga dikenal sebagai kecepatan radialnya.

“Setiap planet yang mengorbit bintang akan memiliki tarikan gravitasi kecil pada bintangnya,” jelas Kunimoto. “Apa yang kami cari adalah pergerakan kecil dari bintang ini yang mungkin mengindikasikan sebuah objek bermassa planet sedang menariknya.”

Dari kedua kumpulan data arsip, para peneliti menemukan bukti signifikan secara statistik bahwa sinyal yang dideteksi oleh TESS sebenarnya adalah dua planet yang mengorbit.

“Saat itulah kami tahu kami memiliki sesuatu yang sangat menarik terjadi,” kata Shporer.

Tim kemudian melihat lebih dekat pada data TESS untuk menentukan sifat kedua planet, termasuk periode dan ukuran orbitnya. Mereka menemukan bahwa planet bagian dalam, yang disebut HD 260655b, mengorbit bintang setiap 2,8 hari dan berukuran sekitar 1,2 kali ukuran Bumi. Planet luar kedua, HD 260655c, mengorbit setiap 5,7 hari dan 1,5 kali ukuran Bumi.

Dari data kecepatan radial dari HIRES dan CARMENES, para peneliti dapat menghitung massa planet, yang secara langsung berhubungan dengan amplitudo yang menarik setiap planet pada bintangnya. Mereka menemukan bahwa planet bagian dalam sekitar dua kali lebih besar dari Bumi, sedangkan planet luar sekitar tiga kali massa Bumi. Dari ukuran dan massanya, tim memperkirakan kepadatan masing-masing planet. Planet bagian dalam yang lebih kecil sedikit lebih padat dari Bumi, sedangkan planet bagian luar yang lebih besar sedikit kurang padat. Kedua planet ini cenderung terestrial atau berbatu dalam komposisi karena kepadatannya.

Para peneliti juga memperkirakan, berdasarkan orbit pendek mereka, bahwa permukaan planet bagian dalam adalah 710 Kelvin (818 derajat Fahrenheit), sedangkan permukaan planet luar sekitar 560 K (548 F).

“Kami pikir area di luar zona layak huni ini terlalu panas untuk air cair ada di permukaan,” kata Kunimoto.

“Tapi mungkin ada lebih banyak planet di sistem,” tambah Shporer. “Ada banyak sistem multiplanet dengan lima atau enam planet, terutama di sekitar bintang kecil seperti ini. Semoga kita akan menemukan lebih banyak lagi, dan mungkin akan ada satu di sana zona layak huni. Itu pemikiran yang optimis.”

Cerita ini adalah milik MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), situs web populer yang menyediakan berita tentang penelitian, inovasi, dan pengajaran MIT.