Link til original artikel her: https://arxiv.org/pdf/1901.01643.pdf (Førsteforfatter på artiklen: Daniel Huber, University of Hawaii)
Sidste år opsendte NASA en satellit (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS), som skal finde planeter omkring andre stjerner end Solen, såkaldte exoplaneter. De første exoplaneter er nu opdaget med TESS, men for at være sikker på at der ikke er tale om en fejlfortolkning af målingerne, bliver alle de nyopdagede exoplaneter undersøgt yderligere med andre teleskoper. En af disse mulige kandidater blev valgt ud til opfølgende observationer med blandt andre det danskledede SONG (Stellar Observations Network Group) teleskop på Tenerife. SONG var det teleskop der lavede de første opfølgende observationer blandt de jordbaserede teleskoper. Ved at måle på bevægelsen af stjernen, som exoplaneten kredser omkring, kan man bekræfte eksistensen af planeten og få vigtig viden om planetens egenskaber, bl.a. dens masse og overfladetemperatur. Det specielle ved den stjerne, som den nye planet kredser om, er at den også viser tegn på såkaldte ”stjerneskælv”, og disse skælv kan bruges til at undersøge selve stjernen og bl.a. måle stjernens størrelse og alder.
Ph.d.-studerende ved Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet Emil Knudstrup er dybt involveret i arbejdet med at finde og undersøge exoplaneter og nævner:
”Det er utroligt spændende at være med til at karakterisere en nyopdaget exoplanet, som kredser omkring en fjern stjerne. Jeg synes, at jeg har været heldig med at kunne arbejde med TESS data, samtidig med at vi kunne observere stjernen med et af vores egne teleskoper.”.
”Jeg har i mit arbejde med TOI-197 brugt nogle teoretiske modeller, som jeg sammenligner med den lyskurve, vi har fra TESS og på den måde, kan jeg bestemme nogle af de fysiske parametre for planeten. Når planeten passerer ind foran stjernen, vil den skygge for noget af stjernens lys, og afhængigt af hvor stor planeten er vil den skygge for mere eller mindre af stjernens lys. Så hvis vi kender størrelsen af stjernen, kan vi bestemme størrelsen af planeten.” forklarer Emil, som er medforfatter på artiklen.
Emil fortsætter:
”Fra lyskurven kan vi bestemme planetens radius ift. radius af stjernen og for dette system, viste forholdet sig at være ca. 3%. Med den præcise stjerneradius bestemt fra svingninger i stjernen, kunne vi oversætte dette til en planetradius svarende til omkring 9 gange Jordens radius. Det svarer til en planet, der er på størrelse med Saturn, og da vi har målt massen, kan vi bestemme massetætheden, som for denne planet er ca. 1/13 af Jordens massetæthed.”
 |
| Lyskurve fra TESS af stjernen TOI-197 i tidsrummet, hvor planeten kredser ind foran stjernen og dermed skygger for en del af stjernens lys. De sorte punkter er data fra TESS, og den blå kurve er den model, der bedst beskriver de observerede data. Spredningen af de sorte punkter omkring den blå kurve skyldes hovedsageligt støj i målingerne fra TESS. (Figur: Emil Knudstrup) |
Exoplaneten, som har fået navnet TOI-197.01 (TOI står for TESS Object of Interest), er på størrelse med Saturn, men kredser meget tættere på sin stjerne, end Saturn gør omkring Solen. Det betyder, at TOI-197.01 formentlig ikke har de karakteristiske ringe, som vi kender fra Saturn i Solsystemet. Derimod vil den nyopdagede exoplanet, pga. afstanden til stjernen, være en del varmere og kaldes derfor for en ”varm Saturn”. Planeten har en kort periode på kun 14 dage, så det tager altså planeten 14 dage om at kredse en gang rundt om stjernen.
SONG-manager og medforfatter af artiklen Mads Fredslund Andersen forklarer:
”Med SONG teleskopet kan vi meget præcist måle stjernens bevægelse i forhold til os her på Jorden. Ved at se på intensitetsfordelingen af det lys, stjernen udsender, kan vi bestemme stjernens radiale hastighed, altså hastigheden i synsretningen set fra Jorden mod stjernen. Da planeten og stjernen kredser om deres fælles tyngdepunkt vil stjernen stå og rokke en smule frem og tilbage i takt med at planeten kredser omkring stjernen. På TOI-197 har vi med SONG teleskopet målt, at stjernen rokker frem og tilbage med en hastighed på op til 50 km/t. Variationen sker med en periode på 14 dage, og det fortæller os, at planetens masse er ca. 60 gange Jordens eller ca. 70% af Saturns masse. Vi har altså målt, at en stjerne, som er ca. 300 lysår væk, står og flytter sig lidt frem og tilbage med hastigheder, der svarer til, at man kører i bil i byen.”
De meget præcise parametre, bestemt i studiet af exoplaneten, er kun mulige, fordi stjernen vibrerer med de såkaldte stjerneskælv. Disse vibrationer eller svingninger bringer information om stjernens indre ud til overfladen, hvor astronomer dermed kan observere svingningerne og ud fra disse bestemme fundamentale parametre som størrelse, alder og masse af stjernen. Når man så, via SONG teleskopet, måler tyngdepåvirkningen, som planeten udøver på stjernen, kan man også bestemme planetens masse. Fra stjerneskælvene kunne forskerne bestemme stjernens alder til at være ca. 5 mia. år gammel og lidt tungere og lidt større end Solen.
Mads uddyber:
”Det er ikke nemt at bestemme stjerners fundamentale parametre til stor præcision, men med disse stjerneskælv har vi en metode, som er meget robust og meget nøjagtig. Det er lidt specielt, at vi for dette system har en planet omkring en stjerne, som skælver, så vi dermed kan bestemme de interessante parametre for planeten meget præcist.” og han fortsætter: "Med SONG måler vi faktisk disse svingninger i andre stjerner, men TOI-197 er for lyssvag til, at vi med SONG teleskopet kan se svingningerne, men så er det jo perfekt, at vi i stedet kan bidrage med hastigheder af stjernen, som kan fortælle os noget om planeten."
|
| Hastighedsvariationer målt med SONG teleskopet af stjernen TOI-197. De sorte punkter er målingerne, og den blå kurve er den teoretiske model, som Emil har bestemt, hvilken stemmer bedst overens med målingerne. (Figur: Emil Knudstrup) |
SONG projektet blev skudt i gang som et samarbejde mellem Aarhus Universitet, Københavns Universitet og Instituto de Astrofísica de Canarias om at bygge det første teleskop til SONG-netværket på Tenerife. Teleskopet og den daglige drift er blevet finansieret af Villum Fonden, Carlsbergfondet, Instituto de Astrofísica de Canarias, Danmarks Frie Forskningsråd, Det Europæiske Forskningsråd (ERC), Science and Technology (AU), Københavns Universitet og Danmarks Grundforskningsfond. Sidstnævnte finansierer også Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet som leder driften af SONG projektet. Senere tilsluttede National Astronomical Observatories of China sig projektet og gik i gang med at bygge det andet SONG teleskop på det tibetanske plateau i Kina. Lokale forhold har dog forsinket færdiggørelsen af dette teleskop betydeligt. Nu er de fem australske universiteter: University of Southern Queensland, University of Sydney, University of New South Wales, Monash University og Australian National University også blevet partnere i SONG projektet og det tredje observatorium i netværket er snart en realitet. Det er vigtigt at have et netværk af teleskoper fordelt over hele Jorden, da man så kan følge enkelte stjerner over lange tidsrum, på trods af skiftet lokalt imellem nat og dag. De fem universiteter i Australien er med en netop annonceret bevilling fra Det Australske Forskningsråd, sammen med Institut for Fysik og Astronomi (Aarhus Universitet) og Carlsbergfondet gået sammen om at finansiere de nye SONG-teleskoper til netværket.
TESS blev opsendt den 18. april 2018 og begyndte at foretage videnskabelige målinger fra sommeren 2018. Teleskopet er orienteret sådan at det i løbet af det første år vil måle på næsten hele den sydlige himmelhalvkugle, og derefter vender det 180 grader og ser på den nordlige himmelhalvkugle i det efterfølgende år. Det forventes, at man med TESS vil finde flere tusinder af nye exoplaneter, og man regner med, at nogle få hundrede vil være på størrelse med Jorden.
|
| Billede fra Tenerife af SONG teleskopet. I baggrunden ses den ikoniske vulkan Teide. (Foto: Mads Fredslund Andersen) |
Kontakt:
TESS og exoplaneter:
Ph.d.-studerende: Emil Knudstrup, 87155134, emil@phys.au.dk
SONG-projektet:
SONG-manager: Mads Fredslund Andersen, 21527146, madsfa@phys.au.dk
Artikel:
Førsteforfatter: Daniel Huber, (808) 956-8573, huberd@hawaii.edu
Mere information om SONG projektet kan findes på:
song.au.dk
Information om TESS missionen kan findes her:
nasa.gov/tess-transiting-exoplanet-survey-satellite
