在 2018 年發射 NASA 的 TESS(凌日系外行星調查衛星)任務之前,天文學家試圖提前瞭解它會發現什麼。一項研究計算出,TESS在其為期兩年的主要任務中將發現4430 到 4660顆新的系外行星。
主要任務 (PM) 已經結束,TESS 現在處於擴充套件任務(EM) 中。延長任務的時間為 1.5 年,TESS 已發現176 顆已確認的系外行星和 5164 顆候選者。科學家們仍在研究主要任務的資料,因此這些資料可能隱藏了更多的系外行星。苔絲還沒有完成。
當 TESS 發現一個新的系外行星候選者時,該候選者將成為TESS 感興趣的物件(TOI)。該任務最近宣佈了另一批系外行星候選者,將 TOI 數量增加到 5,000 多個。迄今為止,新批次的 TOI 數量翻了一番。這批主要來自明尼蘇達理工學院(MIT)的微弱星搜尋。麻省理工學院博士後 Michelle Kunimoto 領導了微星搜尋。
去年這個時候,TESS 發現了超過 2,400 個 TOI。今天,TESS 已經達到了這個數字的兩倍多,這是對任務和所有團隊搜尋新行星資料的巨大證明,國本在新聞稿中說。我很高興在未來幾年看到更多的人!
TOI 需要確認,當 TESS 識別出一個時,它會被輸入到 TESS 後續觀測計劃 (TFOP)。全球設施的 40 多個天文學家小組組成了 TFOP。他們的觀察不僅證實了候選者是真正的系外行星;他們還改進了系外行星的半徑和質量。一旦 TFOP 完成它的工作,這顆行星就可以被稱為一顆已確認的系外行星。
TESS 是一項複雜的任務,會產生大量資料。系外行星候選者隱藏在該資料中,並且大部分資料需要人工檢查。但這是一項艱鉅、耗時的任務。微星搜尋使用一種改進的方法來搜尋系外行星候選者的所有資料。
微星搜尋 FSS 與 PM 不同。TESS 的主要任務集中在附近的明亮恆星上,但 FSS 將焦點放在微弱恆星周圍的系外行星上。暗星搜尋是……一個獨立的審查管道……結合了自動審查測試和手動檢查,以識別這些較暗恆星周圍有希望的行星候選者。
左:四個 TESS 相機的瞬時組合視野。中間:將天球細分為 26 個觀測扇區。右:天球觀測的持續時間,考慮到扇區之間的重疊。包圍黃道的黑色虛線圓圈表示 JWST 將能夠隨時觀察到的區域。
TESS 為期兩年的主要任務覆蓋了 85% 的天空。衛星第一年觀測南半球天空,第二年觀測北半球天空。這批新的系外行星候選者來自 TESS 擴充套件任務的第一年,即該任務的第三年。在那一年,航天器重新觀測了地球的南半球天空,這是該任務在第一年研究過的區域。重新觀察導致了數十個新的 TOI。
在這張地圖上,超過 5,000 顆系外行星候選者擠滿了天空。麻省理工學院的 TESS 科學辦公室於 12 月 21 日釋出了最新一批 TESS 感興趣的物件(地圖上的大橙色點),將目錄提升到新的 5,000 計數里程碑。當苔絲第二年延長任務時間的下一批 TOI 釋出時,北方的天空也可能充滿大橙色點。
Katharine Hesse 是麻省理工學院 Kavli 研究所審查和釋出 TOI 團隊的一員。根據擴充套件任務第一年的資料,我們發現了在主要任務期間發現的數十個 TOI 候選者,黑塞在新聞稿中說。我很高興看到在擴充套件任務的其餘部分以及未來幾年與 TESS 一起可以找到多少多行星系統。 有計劃將 TESS 任務延長到 2025 年及以後,在此期間,衛星應該會揭開更多新的行星候選者的面紗。
TESS 的擴充套件任務不同於主要任務。它將成像節奏從 PM 的 30 分鐘增加到 EM 的 10 分鐘。因此,苔絲在其 EM 中觀察一顆恆星的時間將是 PM 中的三倍。
這張圖片描繪了 TESS 擴充套件任務前半部分(稱為第 3 週期)的勘測扇區。TESS 第 3 週期在擴充套件任務的第一年(從 2020 年 7 月到 2021 年 6 月)期間觀察了南黃道半球的場。節奏更高在擴充套件任務中,產生更完整的資料。它涵蓋了 27-39 部門。
Michelle Kunimoto 告訴今日宇宙,EM 更快的節奏有利於候選人審查過程,並減少誤報。我預計新興市場的誤報率低於總理。部分原因應該是因為 PM 中的大多數目標都在 EM 中被重新觀察到,所以恆星有更多的資料可以使用,更多的資料意味著更多的凌日和對行星引數的更好限制。 國本說道。
另一部分應該是因為 EM 全幀影象觀測以改進的 10 分鐘節奏進行觀察,比 PM 觀察的 30 分鐘節奏更快。這意味著在 EM 中觀察到的恆星在同一時間段內的資料點將是在 PM 中觀察到的恆星的三倍。這有助於區分凌日形狀,並幫助 TOI 審查員在將光曲線警告為 TOI 之前發現光曲線中天體物理誤報的跡象。
誤報在 TESS 的資料中起著重要作用。識別它們需要努力,並且它們在 PM、EM 和微弱星搜尋中以不同的速度出現。TESS產生海量資料,PM、EM、FSS收集的資料各不相同。
Kunimoto 提供了一些誤報數字,並解釋了它們是如何結合在一起的。
在 2241 個 Prime 任務 TOI 中有:
- 606 誤報 (FP)
- 192顆已確認行星(CP)
- 269顆已知行星(KP)
- 1174 行星候選者(PC)
主要任務中的大量 FP 可能看起來令人震驚,但這是該過程的預期部分。PM 擁有最高數量的 FP 和最高數量的已確認行星。為什麼?
請記住,這些是最古老的 TOI,這意味著它們受到社群關注的時間最長,並且會收到最多的後續工作,Kunimoto 說。但 Prime Mission 中的大多數 TOI 尚未被視為誤報或被確認為行星。看起來 27.0% 的 Prime Mission TOI 是誤報,20.6% 是真正的行星,剩下的 52.4% 還沒有最終處置,Kunimoto 解釋說。
這是系外行星 HD21749b 的藝術家插圖。它離它的恆星和軌道非常近,只用了 36 天。苔絲向我們展示了我們自己的太陽系中的行星並不代表一種規範。擴充套件任務的探測資料看起來不同。但這些資料還沒有像總理那樣受到仔細審查。
EM 確定了 936 個 TOI。這不包括微弱星搜尋。
- 61 幀
- 10 個 CP
- 120 KPs(其中許多最初是由 K2 任務發現的,並在過去約 5 個月內第一次觀測黃道時被 TESS 重新檢測到)
- 747 臺電腦
6.5% 是 FP,13.9% 是真正的行星,剩下的 77.5% 仍然是候選者,Kunimoto 解釋說。與 PM 相比,EM 中更大比例的 TOI 仍然是候選物件,因為資料存在的時間不長。
藝術家繪製的圍繞 TOI-1233 執行的五顆行星的渲染圖,其中四顆是 TESS 發現的。
接下來是微弱的星搜尋。FSS 不是一個單獨的任務,只是梳理資料的不同方式。由於目標恆星較暗,因此沒有那麼多光。這意味著資料不那麼強大,並且可能會有更多的誤報。這也意味著審查過程更具挑戰性和嚴格性。到目前為止,Faint Star TOI 佔 2033 個 TOI,其中 1617 個最初是使用 Prime Mission 的資料(Prime Mission 結束一年後)發現的,最新一批 416 個(推動 TESS 超過 5000 個 TOI)來自擴充套件任務。
以下是 FSS 的當前結果:
- 133 幀數
- 1個CP
- 15個KP
- 1884 臺電腦
到目前為止,FSS 資料包含的誤報率高於其他任務。這並不意外。
國本解釋了原因:
我還希望 Faint Star TOI 的誤報率高於其他型別的 TOI,Kunimoto 說。這些是 TESS 星等 = 13.5 等微弱的恆星周圍的 TOI,幾乎沒有明亮的恆星(< 10.5 等)。較暗恆星的光變曲線精度較低,這使得尋找行星、區分凌日形狀和發現誤報跡象變得更具挑戰性。
微弱恆星的較低星等會導致特定型別的誤報。其中大部分是熱木星。為什麼?它們阻擋更多的光,從而產生更強的訊號。
這也意味著大多數 Faint Star TOI 應該是巨大的,它們的傳輸深度非常深,仍然可以在嘈雜的光曲線中脫穎而出,Kunimoto 解釋說。事實上,超過一半的暗星 TOI 是熱木星,軌道週期非常短的巨型行星!
巨頭往往更容易與黯然失色的二元誤報相混淆。最後,較暗的恆星往往擁有較少的恆星資訊,因此在某些情況下,我們實際上並不知道質量/半徑/溫度等。主持人明星,國本說。
TESS 在 1 到 26 扇區發現了 4584 個食雙星 (EB)。EB 可能是誤報,但它們也是一個重要的研究課題,是恆星天體物理學的支柱之一。因此,即使 TESS 檢測到誤報,有時它仍然是科學的勝利。
由於要觀察的光線較少,天文學家處境艱難。他們需要來自恆星的光來測量恆星的特性。而且由於他們對圍繞恆星執行的潛在行星的所有了解都是基於恆星本身,因此會導致不確定性。我們必須假設某些恆星引數來估計,例如,行星有多大,因此,如果我們有正確的恆星半徑,一些微弱星 TOI 可能會太大而不能成為行星,國本說道。
誤報沒有錯。它們是流程的預期部分,不代表任何方式的失敗。誤報是行星候選識別的預期和不可避免的一部分,國本強調。它們比實際行星更容易識別。
最後,我想強調的是,識別誤報比完全確認行星要容易得多,國本說。
藝術家對 HD 21749c 的構想,這是 NASA 的凌日系外行星測量衛星 (TESS) 發現的第一顆地球大小的行星,以及它的兄弟 HD 21749b,一個溫暖的亞海王星大小的世界。
迄今為止,來自 TESS 的資料代表了一種時間快照。被列為行星候選者的 TOI 可能已經得到確認,但尚未在任何期刊上報道。上面標記為行星候選者的 TOI 可能已經收到後續跟進,表明它很可能是一顆真正的行星,但社群中還沒有人為該行星撰寫正式的驗證/確認檔案! 國本說道。
不可能知道苔絲的最終數字是多少。但我們距離 1992 年在脈衝星周圍發現的兩顆系外行星已經走了很長一段路。尤其感謝開普勒和 TESS,截至 2022 年 1 月 10 日,我們知道有 4903 顆已確認的系外行星。TESS 仍在工作,還有資料積壓。到目前為止,已有 176 顆 TESS 確認行星和 5164 顆 TESS 候選。