Wie viele Exoplaneten gibt es? Vor nicht allzu langer Zeit wussten wir nicht, ob es welche gab. Dann entdeckten wir einige um Pulsare herum. Dann wurde das Kepler-Raumschiff gestartet und entdeckte ein paar tausend weitere. Jetzt ist der TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) der NASA betriebsbereit, und eine neue Studie prognostiziert seine Ergebnisse.
Die Ergebnisse von Kepler gaben uns eine bessere Vorstellung von der Art und Anzahl der Planeten in anderen Sonnensystemen. Aber Kepler hatte aufgrund seiner Messmethoden seine Grenzen und seine eigene Stichprobenverzerrung. Kepler konzentrierte sich auch nur auf einen kleinen Bereich des Himmels, der etwa 0,25% des Himmels ausmacht. Es ist möglich, aber nicht unbedingt wahrscheinlich, dass der kleine Teil des Himmels, auf den sich Kepler konzentriert, nicht repräsentativ für eine größere Stichprobe ist.
TESS unterscheidet sich stark von Kepler, insbesondere im Bereich des Himmels, den es abdeckt. Es wird eine All-Sky-Vermessung durchgeführt, anstatt eine Vermessung, die sich auf einen kleinen Teil des Himmels konzentriert. Der neue Planetenjäger der NASA wird sich auch auf die hellsten Sterne konzentrieren. Dies liegt daran, dass sein primäres wissenschaftliches Ziel darin besteht, Planeten zu finden, die größer als Neptun sind und helle Sterne umkreisen. Die Sterne müssen hell sein, damit nachfolgende spektroskopische Beobachtungen Planetenmassen und atmosphärische Zusammensetzungen bestimmen können.
Obwohl wir keinen Konsens darüber haben, wie häufig Exoplaneten in Bezug auf Größe und Umlaufzeiten sind, hat Kepler uns gezeigt, dass Exoplaneten häufig sind. Die meisten Sterne haben sie. Aber viele der Exoplaneten, die Kepler gefunden hat, sind extrem weit entfernt, von Hunderten bis Tausenden von Parsecs entfernt. Detaillierte Follow-up-Beobachtungen sind daher schwierig bis unmöglich. Da sich Tess auf nähere, hellere Sterne konzentriert, die näher an der Erde liegen, was die Nachbeobachtung mit anderen Zielfernrohren erleichtert, sollten die Ergebnisse repräsentativer und genauer bei der Bestimmung der Exoplanetenpopulationen sein.
Eine neue Studie von Thomas Barclay von der NASA und der University of Maryland, Joshua Pepper von der Lehigh University und Elisa Quintana von der NASA hat die Ergebnisse von TESS vorhergesagt. Ihr Artikel wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die drei Forscher verwendeten das, was wir über die Sternpopulation wissen und was wir über Exoplanetenpopulationen wissen, kombiniert mit den Beobachtungsmodi von TESS, um ihre Schätzungen zu erstellen.
Es gibt drei Faktoren in ihrer Simulation:
- Eine Simulation der Sternpopulation, die TESS beobachten wird.
- Eine repräsentative Stichprobe von Planeten, die diese Sterne umkreisen.
- Eine Vorhersage, wie viele dieser Planeten TESS erkennen wird.
Ihre Schätzungen werden als "Ertragssimulation" bezeichnet und sind nicht die ersten, die Astronomen entwickelt haben. Aber bevor wir zu den Zahlen kommen, eine Frage: Warum müssen wir vorher wissen, was TESS finden wird?
Die Antwort darauf besteht darin, sich einen Vorsprung zu verschaffen, wie ein Follow-up-Beobachtungsprogramm aussehen könnte. Astronomen planen gerne voraus, da das Beobachten von Ressourcen so teuer ist. Sie möchten nicht warten, bis alle Ergebnisse von TESS vorliegen, bevor sie über die nächsten Schritte nachdenken. Oder vielleicht sind sie einfach nur aufgeregt wie Kinder in einer Süßigkeitengeschichte. Wahrscheinlich ein bisschen von beidem.
Barclay, Pepper und Quintana führten ihre Simulation 300 Mal durch, um den prognostizierten Ertrag zu ermitteln. Ihre Ergebnisse enthalten viele Details in Bezug auf die Art des Sterns, den die Planeten umkreisen, den unterschiedlichen Beobachtungsmodus, mit dem festgestellt wird, welche Planeten und wie sich alles auf die nachfolgenden Beobachtungen bezieht. Kurz gesagt, die drei Forscher glauben, dass TESS während seiner geplanten zweijährigen Mission Folgendes finden wird:
- Insgesamt 14.000 Exoplaneten
- 2100 von ihnen sind kleiner als 4 Erdradius (4R), 280 davon kleiner als 2R
- 70 bewohnbare Planeten, die rote Zwergsterne umkreisen, 9 davon kleiner als 2R
- 10 erdähnliche Welten unter 2R, die sich in der bewohnbaren Zone eines Sterns wie unserer Sonne befinden könnten
Das ist eine ziemlich aufregende Strecke. 14.000 Exoplaneten, von denen 10 erdähnliche Welten in der bewohnbaren Zone eines Sterns wie der Sonne sein könnten. Das bedeutet nicht, dass TESS dies finden wird, aber es sollte eine gute und faszinierende Annäherung sein. Zumal die Exoplaneten von TESS im Gegensatz zu Kepler Hauptziele für die weitere Beobachtung und Charakterisierung sind.
Dies ist nicht die erste Ertragssimulation für TESS. Da dies jedoch eher mit einer realen als mit einer simulierten Sternpopulation durchgeführt wird, sollte es genauer sein. Eine weitere Ertragssimulation aus dem Jahr 2015 ist hier und eine aus dem Jahr 2017 hier zu sehen.
Die Simulationserträge zeigen uns, dass wir wahrscheinlich erdähnliche Planeten in bewohnbaren Zonen finden. Die meisten von ihnen werden rote Zwerge umkreisen, aber eine kleine Anzahl sollte sich um sonnenähnliche Sterne befinden. Das will jeder wissen.
Aber was vielleicht noch wichtiger ist, diese Simulationen zeigen uns, dass TESS sein Missionsziel erreichen wird: eine Fülle von Planeten zu entdecken, die kleiner als Neptun sind und die in Folgestudien untersucht werden können, um ihre Masse und ihre atmosphärische Zusammensetzung zu bestimmen.
In beiden Fällen ist TESS auf dem richtigen Weg, um solide Ergebnisse zu erzielen.
- Forschungsbericht: Eine überarbeitete Exoplanetenausbeute des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)
- Forschungsbericht: DER TRATITIERENDE EXOPLANETEN-UMFRAGE-SATELLIT: SIMULATIONEN VON PLANETENERKENNUNGEN UND ASTROPHYSISCHEN FALSCHEN POSITIVEN
- Forschungsbericht: Planetendetektionssimulationen für mehrere mögliche erweiterte TESS-Missionen
- NASA TESS Science Support Center
- NASA Kepler Mission Übersicht
- Wikipedia-Eintrag: TESS
