Расположение первых 21-х секторов космического телескопа на небе (слева в эклиптической системе координат, справа в экваториальной системе координат)
Летом 2019 года телескоп TESS завершил первый обзор южного неба, и перешел к наблюдениям северного неба. В настоящее время он проводит наблюдения 17-ого сектора и опубликованы находки телескопа за первые 14 секторов. Как видно из схемы выше, план наблюдения северного неба был существенно изменен. Сдвиг 6 секторов на север на 31 градусов вызван необходимостью снижения влияния отраженного света от Земли и Луны. Отмечается, что без этого сдвига 75% фотометрии не пригодно для поисков транзитов экзопланет.
Суммарная площадь 26 секторов неба оценивается в 85% от площади всего неба. В связи с этим, опубликованные данные телескопа позволяют провести поиски транзитных планет у ярких звезд примерно на половине всего неба. Оценки 2016 года говорили о том, что телескоп найдет примерно три транзитных планеты ближе 5 парсек:
Примерно столько же новых транзитных планет ближе 5 парсек прогнозируется в работе 2018 года:
Тем не менее, на сегодняшний день, не опубликовано ни одного обнаружения транзитной планеты ближе 5 парсек:
Подтвержденные и вероятные транзитные планеты, которые ближе 20 парсек.
Примечание к таблице:
С чем может быть связано отсутствие обнаруженных транзитных планет ближе 5 парсек в данных TESS?
Теоретически, это может быть вызвано тем, что оценки распространенности небольших планет у красных карликов существенно завышены. Это связано с тем, что большинство из них получены на основе данных космического телескопа «Кеплер», который обладал относительно небольшим полем зрения. В результате этого телескоп «Кеплер» обнаружил небольшие транзитные планеты у далеких и тусклых красных карликов. Это привело к тому, что найденные планеты не прошли окончательную проверку (через определение массы методом лучевых скоростей). С другой стороны, факт того ближайшей из известных систем с транзитными планетами является система оранжевого карлика с двумя транзитными суперземлями увеличивает шансы на обнаружение систем красных карликов с транзитными планетами ближе 5 парсек. Это связано с тем, что красных карликов в окрестностях Солнечной Системы во много раз больше по сравнению с количеством оранжевых карликов (в радиусе 5 парсек известно 7 и 50 оранжевых и красных карликов соответственно).
С помощью ресурса NASA можно попытаться оценить сколько красных карликов проверено TESS к настоящему времени. Всего на всём небе известно примерно 80 звезд и коричневых карликов ближе 5 парсек. Из них на первые 14 секторов TESS и поля «Кеплера» попали 44 объекта. Тем нее менее, это число существенно завышено, так как не для всех ближайших объектов TESS может получить нормальную фотометрию.
Во-первых, TESS пронаблюдал 6 объектов с очень яркими звездами (известно, что предел засветки космического телескопа близок к 4 звездной величине). В результате этого три двойных системы (Сириус, Процион и Альфа Центавра) скорее всего не пригодны для поисков тразнзитов планет (хотя в архиве NASA приведена 2-минутная фотометрия для всех трех систем).
Во-вторых, некоторые ближайшие коричневые карлики являются слишком тусклыми для TESS. В результате этого для них нет 2-минутной фотометрии в архиве NASA. К этим систем относятся обе ближайшие системы коричневых карликов (Луман-16AB и WISE 0855−0714), Эпсилон Индейца BC, SCR1845-6357 B, UGPS J0722−0540 и WISE 1639−6847.
В-третьих, среди ближайших объектов находятся три белых карлика, у которых открытие транзитных планет является крайне маловероятным. Это звезда ван Маанена, Глизе 440 и 40 Эридана В.
Тем самым в сухом остатке из первоначального списка 44 объектов остаётся лишь 27 целей с хорошей фотометрией для поисков транзитных планет. Подобная частота (1 к 30) является похожей на встречаемость находок у «Кеплера». Для сравнения уникальная система TRAPPIST-1 была найдена после проверки 42 поздних красных и ранних коричневых карликов (их наблюдение в сумме заняло 92 суток или 2208 часов). Кроме того необходимо учитывать, что некоторая часть полученной фотометрии испорчена засветкой от Земли и Луны. Пример подобной «порчи» фотометрии 3 сектора для очень известной звезды Тау Кита можно увидеть в блоге волонтерского проекта Planet Hunters TESS:
Так или иначе, на втором году первого обзора северного неба, шансы для главной находки проекта TESS являются максимальными. Так сейчас ближе 10 парсек известно 6 систем с транзитными планетами, а как известно объём сферы радиусом в 5 парсек меньше сферы радиусом в 10 парсек в 8 раз (куб от величины разницы или 2 в 3 степени).
Согласно ресурсу проекта вне 26 первых секторов TESS и двух десятков полей «Кеплера» оказываются всего 9 ближайших целей из 80. Можно их перечислить: Росс 248, звезда Тигардена, Глизе 83.1, WISE J052126.29+102528.4, Глизе 1002, Грумбридж 1618, AD Льва и Глизе 1005AB. Из этих целей коричневый карлик WISE J052126.29+102528.4 является вероятно слишком тусклым для TESS (скорее всего подобные объекты на наличие транзитов планет будут проверять крупные наземные инфракрасные телескопы, начиная с TRAPPIST и SPECULOOS). Кроме того известно, что знаменитый вспышечный красный карлика AD Льва уже наблюдался другим космическим телескопом MOST в течение 5.8 суток. Одной из основных задач этих наблюдений был поиск транзитов от возможной планеты с периодом обращения в 2.2 суток и минимальной массой около 20 масс Земли. Также заподозрены планеты ещё у звезды Тигардена (минимальная масса около одной массы Земли при периодах обращения в 5 и 11 суток). Но и в этом случае транзиты планет исключены с помощью данных небольших наземных телескопов (радиус звезды-позднего красного карлика очень мал).
Фактически через два года миссии телескопа TESS непроверенными останутся лишь шесть систем. Продленная двухлетняя миссия телескопа в настоящее время уже одобрена NASA. Особенностью продленной миссии станет новый (20-секундный) режим фотометрии, и сокращение режима каденции основного поля (с 30 до 10 минут).
Последнее очень важно тем, что оно позволяет увеличить чувствительность телескопа в области обнаружения неизвестных объектов Солнечной Системы. Сейчас эти возможности близки к 23 звездной величине:
Кроме того, как видно из таблицы выше, даже при условии безаварийной работы телескопа TESS в течение 4 лет останутся неисследованными около 6 процентов неба. Очевидно, что наибольшие шансы попадания в непокрытые области существуют у звезд со средним склонением (они попадают в пустые зазоры между секторами). В этом смысле, вероятно, самой неудачной будет ситуация со звездой Росс 248 (у неё склонение достигает +44 градусов).
Другой проблемой остаётся сравнительно небольшая длительность наблюдений TESS – около одного месяца. В связи с этим для многих транзитных планет будет зарегистрирован лишь один транзит. Подобные случаи трудны для автоматических поисков, и естественно сложно подтверждаемы (на один настоящий одиночный транзит могут прийтись многие десятки или сотни похожих случаев, вызванных сбоями электроники или какой-либо необычной активностью звезды). В первом случае возлагаются некоторые надежды на визуальный поиск одиночных транзитов с помощью волонтеров. Пока же текущая ситуация говорит о том, что автоматические поиски находят лишь около 10% подобных случаев:
В этом плане остаются очень важными косвенные методы (метод лучевых скоростей и астрометрический метод), которые позволяют упростить поиск транзитов известных планет в системе. Так, если взять системы ближе 5 парсек, то доля звезд с известными планетами или кандидатами в них уже приближается к трети:
С момента последнего обновления схемы появились следующие важные новости:
1) 13 августа было опубликовано открытие трех планет в системе Глизе 1061
2) Среди программ 27 цикла космического телескопа «Хаббл» появилась программа о подтверждение планеты в системе ближайших коричневых карликов Луман 16. Планета была заподозрена на основе 12 астрометрических измерений Хаббла, сделанных в 2014-2016 года. Оцениваемая масса планеты меньше массы планеты Нептун. О её наличие говорится в публикации 2017 года . В этой работе идет речь о слабых остаточных отклонениях с амплитудой в 0.5 ± 0.2 mas на снимках 2015 года, которые говорят о возможной планете с массой около массы Нептуна и с периодом обращения около 2 лет (для сравнения период обращения коричневых карликов вокруг общего центра масс оценивается в 28 лет). Отмечается, что подтверждающие наблюдения, которые были проведены в августе 2018 года улучшили статистическую значимость сигнала возможной планеты. Отмечается, что для окончательного подтверждения достаточно провести ещё два наблюдения. В случае подтверждения обнаруженная экзопланета станет третьей среди известных по близости к Солнечной Системе, и первой из известных у коричневых карликов.
Система Луман 16 на коллаже, составленном из 12 снимков HST (размер правого изображения 160х160 угловых секунд, у левого изображения ширина сетки равна одой угловой секунде)
3) 14 октября появилась новая работа по теме возможного газового гиганта в системе Эпсилон Индейца. В ней авторы проанализировали опубликованные астрометрические измерения космических аппаратов Гиппарх и Гайя, а также измерения лучевой скорости звезды, сделанные спектрографом UVES в обсерватории ESO. В результате доводы о наличие в системе планеты массой около массы Юпитера с периодом обращения примерно в 50 лет окрепли. Ожидается, что в будущем орбита планета будет существенно уточнена за счет новых наблюдений (в первую очередь спутника GAIA, кроме того звезда добавлена в список приоритетных целей нового спектрографа ESPRESSO).
Journal information