TESS - космический телескоп для поиска экзопланет

[vsf]

В прошлом месяце TESS завершил наблюдение южного неба. Теперь телескоп начал наблюдения северного неба (в первую очередь наблюдается поле Кеплера). Похоже план наблюдения северного неба претерпел существенные изменения. Если раньше планировалось наблюдать его, как южное небо - 13 равных секторов, то теперь решили то ли "растянуть удовольствие", то ли увеличить шансы на обнаружение долгопериодических планет, то ли дать возможность другим проектам тоже пооткрывать планеты.

https://tess.mit.edu/observations/

Слайды с ESSS4:



Так или иначе миссия продлена минимум до 2023 года, что радует.

[vsf]

А так можно привести список ближайших подтвержденных и проверяемых кандидатов TESS вместе с другими известными ближайшими транзитными планетами.

Обращает на себя внимание тот факт, что пока так и не удалось найти систему с транзитными планетами ближе 5 парсек. А такая система по идеи должна быть, так как ближайшие известные транзитные планеты находится у оранжевого карлика, в то время как известно что красные карлики - это 70% всех звезд в галактике. Тут может быть несколько причин:

1) Опубликованы не все открытия на южном небе
2) Теория вероятности дала сбой хотя на южном небе и находится больше половины ближайших звезд
3) Оценки распространенности короткопериодичных планет на основе данных телескопа Кеплер и наземных спектрографов оказались несколько завышенными (многие планеты являются ложными).

[Андрей Астрофизический]

Тут может быть несколько причин:

...
4) частота нахождения транзитных планет именно у красных карликов, возможно, ниже, чем у звезд большинства других типов.
Я не случайно говорю - транзитных планет, а не просто планет. Предположу, что из-за малого размера среднестатистического КК, геометрически вероятность транзита ниже, при одинаковых параметрах орбиты.

[Dayan]

Похоже план наблюдения северного неба претерпел существенные изменения. Если раньше планировалось наблюдать его, как южное небо - 13 равных секторов, то теперь решили то ли "растянуть удовольствие", то ли увеличить шансы на обнаружение долгопериодических планет, то ли дать возможность другим проектам тоже пооткрывать планеты.

https://tess.mit.edu/observations/

Сразу не обратил внимания, но причина такого изменения прозаичнее. По ссылке написано, что в секторах 14, 15 и 16 серьёзной проблемой для камер 1 и 2 является рассеянный свет от Земли и Луны (там ожидалось сокращение наблюдательных данных аж на 75%), поэтому решено было значительно сместить поле наблюдения TESS на север.
Рассеянный свет будет проблемой и для секторов 24, 25 и 26.

Сейчас TESS наблюдает 16-й сектор.

[Dayan]

Сегодня вышла статья о валидации транзитного субсатурна, открытого участниками проекта "Охотники за планетами TESS" ("Planet Hunters TESS project") на платформе Zooniverse.
Planet Hunters TESS I: TOI 813, a subgiant hosting a transiting Saturn-sized planet on an 84-day orbit

TESS наблюдал систему звезды TOI 813 почти непрерывно в течение одного года. Было зафиксировано четыре отдельных транзитных события. Кандидат прошёл все стандартные проверки на основе кривой блеска, а последующие наземная спектроскопия и спекл-визуализация позволили астрономам статистически подтвердить его планетный характер.

TOI 813 представляет собой яркий (V = 10.32^m) жёлтый субгигант (G0 IV), имеющий массу ~ 1.32 M⊙, радиус ~ 1.94 R⊙, Teff ≈ 5907 K. По закону С-Б светимость составляет ~ 4.1 L⊙. Металличность звезды на ~ 26 % превосходит солнечную, а её возраст оценивают примерно в 3.73 млрд лет. По данным Gaia DR2 система удалена от нас на расстояние около 265.15 пк (или 865 световых лет).

Обнаруженная планета обращается по орбите с периодом 83.891 суток (и большой полуосью ~ 0.423 а.е.). Её радиус составил 6.71 ± 0.38 R⊕. Инстелляция на планете превосходит инсоляцию на Земле почти в 23.1 раза, при нулевом альбедо равновесная температура равна ~ 610 K.

[LV46]

TESS, как предполагалось найдёт очень много "землеподобных" планет:

Предполагается, что TESS откроет более 20 тысяч транзитных экзопланет, из которых 500-1000 будут планетами земного и суперземного типов с орбитальными периодами до 10 месяцев[3]. Для этого будут исследованы ближайшие к Земле 500 тысяч звёзд спектральных классов G, K и M ярче 12 величины и около 1000 ближайших красных карликов, разбросанных по всему звёздному небу.

Телескоп был запущен 18 апреля 2018

Срок активного существования 2 года

Пока что (по прошествию половины срока работы) результат можно скромно назвать - неудачей: из 20000 предполагаемых, обнаружено 850 (в идеале), а "землеподобных" там единицы.

25 июля 2019 года астрономы подвели итоги работы космического телескопа TESS за первый год, в ходе которого он закончил обзор южной половины неба. Телескоп смог обнаружить более 850 кандидатов в экзопланеты, из которых 21 был подтвержден

Все цитаты взяты из статьи о TESS в википедии.

[SpaceEngineer]

Подождите, данные ещё не обрабатывались толком. Вспомните, как было с "Кеплером". Открытия повалили после завершения основной миссии.

[LV46]

Ок, подождём.

[gbrs]

данные ещё не обрабатывались толком. Вспомните, как было с "Кеплером"

Но Кеплер смотрел в одну точку, а Тесс в большую часть неба посмотрит один раз за основную миссию? Не должна обработка пойти быстрее?

[Foma]

arXiv:1911.01495: Asteroid Photometry from the Transiting Exoplanet Survey Satellite: A Pilot Study
 
Внезапное от TESS. Люди обработали доступные снимки и извлекли фотометрию нескольких тысяч астероидов, пролетавших через поле зрения телескопа. Большое поле зрения и продолжительность наблюдений позволили получить подробные кривые блеска и определить периоды вращения множества астероидов главного пояса. В анимации выглядит как-то так:


Движение 1693 Hertzsprung по небу и его кривая блеска

Особенно ценны наблюдения астероидов с большими периодами вращения (>100 часов), таких известно мало, а TESS сходу нашел несколько десятков. Есть и внезапные открытия - период вращения 36 км астероида (2320) Бларни, оказался резко отличным от более ранних наблюдений. В 2009 году период составлял 5.097±0.001 ч, а по данным TESS 5.99±0.01 ч, при аналогичной кривой блеска. Столь сильное замедление всего за 10 лет нельзя объяснить эффектом Ярковского. Вероятно он столкнулся с другим астероидом, либо там есть активность типа кометной.

[an]

 Подтверждена планетная природа объекта TOI-132 b, открытого из данных фотометрии TESS.
Звезда TOI-132 в созвездии Журавль, сп. класс G8V расстояние 164,47 pc.

Наземные измерения с помощью спектрометра  HARPS обнаружили, что объект относится к небольшому числу планет, находящхся  в пустыне нептунов.
Пустыня нептунов - это особенность, наблюдаемая в отношениии  периода к  радиус-масса, в результате чего обнаруживается заметный недостаток короткопериодических планет, подобных Нептуну с малыми периодами обращения. 

Фотометрия TESS показывает транзитные провалы происходящие каждые ~ 2,11 дня,(большая полуось орбиты получается 0.026(+0.002−0.003)AU,3,9млн. км.)  спектроскопические измерения  показывают полуамплитудное изменение радиальной скорости TOI-132 в ~ 11,5 м/сек,  что в сочетании с массой звезды 0,97 ± 0,06 M Солн. дает массу планеты в 22,83( + 1,81 -1,80) M Земл.

 Радиус планеты определяется  как 3,43 (+ 0,13-0,14) R Земл. и, следовательно, объемная плотность планеты составляет 3,11 (+ 0,44-0,450) г / см3
 Равновесная температура 1384(+53−75)K

Модели структуры планеты предполагают, что большая часть массы планеты относится к  скальному  ядру, а  массовая доля атмосферы 4,3( + 1,2 -2,3)%

Последующие  наблюдения позволит искать дополнительные планеты в системе, помогая при этом ограничивать модели формирования и эволюции планет малой массы, особенно ценные для лучшего понимания природы  пустыни нептунов.
 Нынешнее объяснение пустыни нептунов, что происходит диссипация атмосферы нептунов на близких к звезде орбитах под действием высокой температуры и излучения звезды.
Получается, что TOI-132 b находится на промежуточной стадии перехода от нептунов к скалистым планетам.

https://arxiv.org/abs/1911.02012

[Абака Тунде]

Панорама снимков TESS https://youtu.be/P3KevBr4go4

[vika vorobyeva]

TESS обнаружил транзиты давно известного эксцентричного горячего юпитера HD 118203 b:
https://arxiv.org/pdf/1911.05150.pdf

Планета HD 118203 b была открыта методом лучевых скоростей в 2005 году. Ее минимальная масса – 2.13 масс Юпитера, орбитальный период – 6.1335 земных суток, эксцентриситет орбиты – около 0.31. Почему раньше никто не увидел ее транзитов – большой вопрос. Возможно, потому, что родительская звезда – субгигант, и транзиты оказались слишком мелкими.
В общем, TESS увидел 5 транзитов, что позволило определить радиус планеты – 1.133 ± 0.03 радиуса Юпитера. При массе 2.17 ± 0.08 масс Юпитера это приводит к средней плотности 1.85 ± 0.13 г/куб.см., эксцентриситет орбиты 0.316 ± 0.021, эффективная температура – 1496 ± 26К.
Планета находится в переходной зоне между горячими юпитерами с круговыми орбитами, скругленными приливными силами, и областью, где такое скругление не эффективно, и планеты сохраняют свой эксцентриситет, приобретенный в результате динамических взаимодействий.

Сегодня же в Архиве представили новый эксцентричный горячий гигант TOI-677 b:
https://arxiv.org/pdf/1911.05574.pdf
Планета вращается вокруг F-звезды массой 1.18 солнечных масс и радиусом 1.28 солнечных радиусов. Звезда яркая, поэтому при орбитальном периоде 11.2366 земных суток юпитер получился горячим – 1252 ± 21К. Масса планеты – 1.24 ± 0.07 масс Юпитера, радиус – 1.17 ± 0.03 радиуса Юпитера, эксцентриситет аж 0.435 ± 0.024. Плюс лучевая скорость звезды демонстрирует дополнительный линейный дрейф, говорящий о наличии в этой системе еще одного массивного тела (планеты-гиганта или коричневого карлика) на широкой орбите.

[an]

https://arxiv.org/abs/1912.05556

Открыта новая суперземля у относительно близкого красного карлика, GJ 1252b.

Используя данные  TESS, наземную фотометрию и спектроскопию, астрометрические измерения Gaia, коллектив исследователей сообщает о суперземле обращающейся вокруг красного карлика GJ 1252 в созвездии  Стрельца на расстоянии от Земли 20,4 пк( 66,5 св. лет). 

GJ 1252 наблюдался камерой 2 космического аппарата TESS в  13 секторе , с 19 июня 2019 по 17 июля 2019 г, и  внесен в каталог TESS как TIC 37013352.

Анализ фотометрии  выявил транзитоподобный сигнал на кривой блеска цели с кратким снижением яркости около 850 ppm (частей на миллион) каждые 0,518 дней, используя данные наземной фотометрии ( Обсерватория Лас Кумбре (LCO)), данные спектрометра HARPS, специалисты пришли к окончательному выводу что все особенности GJ 1252 можно объяснить только наличием планеты.
GJ 1252 относится к карликам спектрального класса M2.5 с эффективной температурой фотосферы 3458 (+ 140 -133)K. красные карлики демонстрирующие поглощение в линии Hα(Бальмер-альфа), как GJ 1252,  либо умеренно активны, либо неактивны, значит имеют большой возраст.

Планета GJ 1252b, с радиусом 1.193 ± 0.074 R Земли,  обращается по круговой орбите на расстоянии от звезды в 0.00912 а. е. (1,36 млн. км.), с периодом 0,518 дней. Истинная масса планеты 2,09 ± 0,56 массы  Земли. И следовательно, средняя плотность равна 6,8 ± 2,2 гсм-3 Из соотношения радиус-масса получается  её элементный состав, средний между чисто железным и чисто силикатным.
Её равновесная температура ~ 997K

Близость звезды-хозяина, яркость (V = 12,19m, K = 7,92m ), низкая звездная активность и короткий орбитальный период системы, делают эту планету привлекательной целью для детального исследования, прежде всего изучение атмосферы планеты.

[Астровитянин]

Подтверждены 3 планеты у красного карлика TYC 9193-2365-1 в южном созвездии Летучая Рыба: L 98-59 b, L 98-59 c, L 98-59 d.
https://exofop.ipac.caltech.edu/tess/target.php?id=307210830

https://youtu.be/6wkNlv5nDLE

[vika vorobyeva]

Подтверждены 3 планеты у красного карлика TYC 9193-2365-1 в южном созвездии Летучая Рыба: L 98-59 b, L 98-59 c, L 98-59 d.

Причем еще полгода назад:
https://arxiv.org/pdf/1905.10669.pdf

[LV46]

Подтверждены 3 планеты у красного карлика TYC 9193-2365-1 в южном созвездии Летучая Рыба: L 98-59 b, L 98-59 c, L 98-59 d.

Причем еще полгода назад:
https://arxiv.org/pdf/1905.10669.pdf

Подтверждены сейчас. Препринт - это пре принт (то есть подготовка к публикации), а не доказательство.

[vika vorobyeva]

LV46, не согласна.
Препринт – это черновик законченной статьи, объявление научному сообществу о проделанной работе и полученных результатах. И как новость, интересен именно препринт. Потом начинается долгая и часто нудная работа с рецензентами, которая может продлится и полгода, и год. Черновик будет дорабатываться и шлифоваться, но основа работы, ее суть от этого не изменится.
Если авторы аккуратно измерили массы планет методом лучевых скоростей, привели соответствующие графики, то и до всяких рецензентов можно увидеть и принять к сведению полученный результат.
На этом заканчиваю оффтоп.

[Foma]

В январе на конференции AAS-235 будет несколько интересных докладов от TESS

Открытие многопланетки с землями (?).

(кликните для показа/скрытия)

We present the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) discovery of a compact system of multiple small planets transiting a nearby, bright M dwarf. M dwarfs are a large focus of the ongoing TESS mission. Owing to their small size, planets around these stars produce larger transit and radial velocity signals. This target hosts several small planets and is ideal for mass measurements using precision radial velocity follow-up. The planets are also interesting targets for transit spectroscopy observations to place constraints on their atmospheres. This system and other discoveries from the first year of TESS observations fulfill the mission's goal of identifying new exoplanets prime for detailed follow-up and provide a positive outlook for TESS's second year and extended mission observations.

Пары горячих юпитеров

(кликните для показа/скрытия)

With the discovery of over 4000 exoplanets, we are now able to conduct detailed studies of planet demographics. Interestingly, a possible dichotomy has developed, where hot Jupiters on longer orbital periods (between 5 and 15 days) tend to be more massive on average compared to shorter period systems. It is not clear whether this trend is produced by a detection bias or whether it results from some aspect of the planet's formation and evolutionary history. NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) provides an opportunity to probe this question by increasing the known population of long-period hot Jupiters. In this work, we focus on the confirmation and characterization of TESS Objects of Interest, TOI-558b and 559b, two giant planet candidates within this period range. We globally modeled the photometric data from TESS along with precise radial velocity measurements, and find that both planets are quite massive (3-6 MJ) and have highly eccentric (0.1-0.3), long period orbits (7 and 14.6 days). Finally, we include the two systems in an analysis of all known giant planets with orbital periods less than 15 days, with a particular focus on their mass-period distribution.

Открытие транзитов известного горячего юпитера HD 118203b на эксцентричной орбите

(кликните для показа/скрытия)

The exoplanet HD 118203b, orbiting a bright (V=8.05) host star, was discovered using the radial velocity method by da Silva et al. (2006), but was not previously known to transit. TESS photometry has revealed unambiguous transits, allowing us to measure the radius of the planet. With an orbital period of 6.13 days, the planet has 2.1 Jupiter masses, 1.1 Jupiter radii, and the host star is a slightly evolved K0 subgiant. With an eccentricity of 0.31, the planet occupies a transitional regime between circularized hot Jupiters and more dynamically complex planets at longer orbital periods. Given the bright host star, the system presents opportunities for both atmospheric and asteroseismic studies. From the nominal 2-year mission, TESS is expected to reveal novel transit detections for a only few exoplanets that have been discovered with the radial velocity method and have not been known to transit prior to the TESS mission. HD 118203b is one of the first such detections.

Открытие первой циркумбинарной экзопланеты TESS

(кликните для показа/скрытия)

We report the discovery of the first circumbinary planet from TESS. The target was observed in sectors 1 through 12 in Full-Frame Images at 30-minute cadence and in sectors 4 through 12 at two-minute cadence. The host eclipsing binary consists of two stars with masses of 1.1 and 0.3 MSun on a slightly eccentric (0.16), 14.6-day orbit. The small mass ratio results in prominent primary eclipses and shallow secondary eclipses. The planet produced three transits across the primary star of roughly constant 0.2% depth but different durations, a common signature of transiting circumbinary planets caused by the variable relative motion between the star and planet. The planet's period is roughly 95 days with negligible eccentricity and the orbit is aligned to within 2 degrees of the binary's orbital plane. We combined the precise photometry from TESS with ground-based radial-velocity observations in a numerical photo-dynamical model. The system demonstrates the discovery potential of TESS for circumbinary planets, and provides further understanding of the formation and evolution of planets orbiting close binary stars.

[an]

 Первая планета размером с Землю в обитаемой зоне, открытая TESS.

В архиве препринтов появилось сразу три сообщения о открытии землеразмерной планеты в обитаемой зоне красного карлика

https://arxiv.org/abs/2001.00952

https://arxiv.org/abs/2001.00954

https://arxiv.org/abs/2001.00955

Наблюдения  карликовой звезды  (TIC 150428135). TOI-700, которая находится в зоне непрерывного наблюдения TESS в южном эклиптическом полушарии,  охватывающей 11 секторов, показывают три планеты с радиусами в диапазоне от 1 до 2,6 земных радиусов  и периодами  обращения от 9,98 до 37,43 дня.

Звезда TOI-700, спектрального класса M2, находится на расстоянии 31,1пк( 101,4 св. лет) в созвездии Золотая Рыба

Из трех обнаруженных планет, две внутренние, горячая земля с радиусом 1,01, и субнептун с 2,63 земных, обращаются с периодами 9,98 и 16,05 дней.

 Самая внешняя планета, TOI-700 d, имеет радиус 1,19 ± 0,11 земного радиуса и находится в  обитаемой зоне ее звезды-хозяина, где она получает поток от своей звезды, который составляет приблизительно 86% от солнечной постоянной  Земли. Её период обращения  37,42 дня, большая полуось орбиты 0,163а.е.( 24,3 млн. км.) Равновесная температура оценивается в 269 K.

 В отличие от многих  других звезд малой массы, в которых обитают планеты размером с Землю в своих обитаемых зонах, TOI-700 демонстрирует низкий уровень звездной активности, предоставляя ценную возможность для изучения потенциально каменистых планет в широком диапазоне условий, влияющих на свойства их атмосфер.