Den første forsvindende planet gled ud af syne, mens TESS så til

En kæmpeplanet, som NASAs TESS-rumteleskop havde set krydse sin stjernes skive, gang efter gang, er holdt op med at krydse den. Hver transit blev kortere og svagere, efterhånden som planetens bane gled mod stjernens kant, indtil det afslørende dyk i stjernelyset slet ikke viste sig. Planeten blev hverken ødelagt eller slugt. Dens bane hælder, og astronomer fangede øjeblikket, hvor den tippede ud af linje med Jorden.

Det gør den til den første bekræftede planet omkring en enkelt stjerne, hvis transitter er set forsvinde, ifølge et UCLA-ledet hold, der skriver i The Astrophysical Journal Letters. Den sandsynlige synder er en anden kæmpeplanet, som ingen har set direkte. Dens hældende bane trækker i sin nabo og får begge baner til at vippe som en snurretop. Astronomer udleder normalt ændringer som denne over århundreder; her udspillede en sig inden for en enkelt rummission.

Den forsvundne planet er TOI-2535 b, en varm Jupiter: en gasgigant omkring 0,84 gange Jupiters bredde, der kredser tæt om en gammel orange dværgstjerne cirka 1.000 lysår væk. Den fuldfører et kredsløb på omkring 8,2 dage, omkring ti gange hurtigere end Merkur kredser om Solen. Hundredvis af varme Jupiter er kendt. Denne skilte sig ud, fordi dens transitter konstant ankom op til seks timer for tidligt eller sent, et tegn på, at noget andet i systemet trak i den.

“Dette er det mest ekstreme eksempel, vi har set, fordi de to planeter interagerer så kraftigt,” sagde Samuel Yee, postdoc-stipendiat ved 51 Pegasi b ved UCLA og artiklens korresponderende forfatter. “Planetens bane hælder så hurtigt, at dens transit forsvandt, mens vi så på.”

Sådan fangede TESS en planet, der gled ud af syne

En transit sker kun, når en planets bane er næsten perfekt justeret med vores synslinje, så planeten passerer mellem sin stjerne og Jorden og blokerer en smule lys. TESS jager efter disse små lysdyk på tværs af millioner af stjerner. Den vendte tilbage til TOI-2535 i fem separate observationsperioder spredt over syv år, og jordbaserede teleskoper udfyldte transitter imellem dem, herunder små observatorier i Kroatien, Chile, Schweiz og Australien.

Holdet målte to ting for hver transit. Den ene var timing, fastlagt inden for to til tre minutter og sammenlignet med den tidsplan, en perfekt regelmæssig bane ville holde. Den anden var form. En bane tværs over midten af stjernen giver et langt, dybt dyk, mens en bane nær kanten giver et kort, lavt, strejfende dyk. Astronomer kalder den krydsende linje for impact parameter, og for TOI-2535 b steg den støt fra en observationsperiode til den næste.

Rekonstrueret ser planetens bane ud til at have fejet over mere end halvdelen af stjernens skive, krydset stjernens ækvator på vej mod kanten. I de seneste TESS-data var der ingen transit nogen steder i det vindue, hvor planeten skulle have vist sig, selv når man tog højde for dens seks timers timing-svingninger. For at teste det blanke resultat plantede holdet falske transitter i dataene: en planet, der knap nok strejfede kanten, ville stadig være blevet genfundet omkring halvdelen af gangene.

Målinger af stjernens frem-og-tilbage-vippen med NEID-spektrografen på WIYN 3.5-meter-teleskopet på Kitt Peak i Arizona peger på en planet med omtrent Jupiters masse på den transitterende bane. De bærer også ekstra spredning, som en enkelt planet ikke kan forklare.

En nabo, ingen har set

Forfatterne modellerede timing-svingningerne og de krympende transitter sammen. Begge passer til en nærliggende følgesvendplanet, hvis bane er hældende med mindst fem grader i forhold til TOI-2535 b’s. Når to baner er hældende på den måde, svinger deres planer langsomt rundt, på samme måde som aksen på en snurretop tegner en cirkel, og den transitterende planets bane driver hen over sin stjernes skive.

Den skjulte følgesvend er sandsynligvis mindst lige så massiv som Saturn. Den ser også ud til at sidde i eller nær en resonans, hvilket betyder, at de to omløbsperioder danner et simpelt forhold. De bedst passende løsninger samler sig omkring forholdene 2:1 og 3:2, selvom 3:1 og 4:1 også forbliver mulige. Det ville gøre systemet til en særhed på to måder: varme Jupiter har sjældent tætte naboer overhovedet, og når de gør, er naboens næsten altid en lille planet, ikke en anden kæmpe.

Medforfatter Erik Petigura sammenligner effekten med formørkelser. “Hvis Månens bane om Jorden var perfekt justeret med Jordens bane om Solen, ville vi se en formørkelse hver måned,” sagde han. “Men fordi Månens bane er hældende, er formørkelser mindre almindelige.”

Hurtigere end nogen planetarisk hældning set før

Andre planeter er blevet fanget i at ændre deres transitter, men langsommere. TOI-216 b og K2-146 c gik fra strejfende til fulde transitter over henholdsvis 4,5 og tre år, og en planet i TOI-4504-systemet begyndte at transittere tre år efter, at astronomer først observerede det. Orbitalplanerne i TOI-4504 og TOI-216 svinger rundt på cyklusser på omkring 250 og 150 år. De modeller, der virker for TOI-2535, peger på en cyklus på årtier.

Dens seks timers timing-svingning, omkring 3% af omløbstiden, er blandt de største nogensinde set for en kortperiodisk kæmpeplanet. Sådanne ændringer er sjældne: en søgning i 561 systemer fra NASAs Kepler-mission fandt kun 15 med betydelige langsigtede ændringer i transitvarighed. Kompakte multiplanetsystemer har også tendens til at være flade, med baner justeret inden for 1 eller 2 grader.

Der var et tidligere hint om en forsvindingsakt. En Kepler-kandidat kaldet KOI-120.01 falmnede og forsvandt under den mission, men dens system indeholder mindst to stjerner, og signalet kan komme fra et par formørkende stjerner snarere end en planet. TOI-2535 b er det renere tilfælde: en planet, der bestemt er ægte og stadig er der, blot ikke længere justeret med os.

Hvad forsvindingen ikke afgør

Naboens identitet er det største åbne spørgsmål. Ingen enkelt løsning passer til dataene unikt, så dens masse, dens omløbsperiode og om den kredser inden for eller uden for den varme Jupiter forbliver ukendt. Nogle konfigurationer med meget stejle hældninger, op til omkring 60 grader, passede til dataene over korte kørsler, men havde tendens til at falde fra hinanden i lange simuleringer, hvilket favoriserer mildere hældninger.

Minimumshældningen på fem grader afhænger også af den usete planet. Hvis bekræftet, ville TOI-2535 slutte sig til en kort liste over kompakte systemer med så misjusterede baner. Værtsstjernen bringer sin egen gåde: den er en gammel orange dværg omkring 0,86 gange Solens masse, der bevæger sig hurtigt nok til, at den meget sandsynligt tilhører Mælkevejens tykke skive, en ældre stjernepopulation, selvom det kræver målinger af dens kemi at fastslå dens alder.

Så er der dannelse. En varm Jupiter med en kæmpepartner så tæt på kunne ikke være blevet slynget indad på en strakt bane, den rute, man mener producerer de fleste varme Jupiter. En langsom indadgående drift gennem gasskiven omkring den unge stjerne forklarer resonansen, men den skive burde også have fladt banerne. Noget senere må have hældt dem, og artiklen lister kandidatmekanismer uden at vælge en.

“Fordi TOI-2535 b har en tæt nabo, er den sandsynligvis vandret ved langsomt at spiralere indad i stedet for at blive slynget ind,” sagde Yee. “Vi ser måske en dannelseskanal, der ikke sker særlig ofte, men som er meget interessant.”

Spørgsmål læsere stiller om den forsvindende planet

Hvad er en forsvindende planet?

Det er en planet, hvis transitter, de små dyk i stjernelyset, den forårsager, når den krydser sin stjerne, holder op med at ske. TOI-2535 b er det første bekræftede tilfælde omkring en enkelt stjerne. Planeten eksisterer stadig; dens bane har hældt sig, så den ikke længere passerer mellem sin stjerne og Jorden.

Hvorfor stoppede TOI-2535 b med at transittere?

Tyngdekraften fra en skjult naboplanet på en hældende bane får begge baner til at præcessere, eller svinge rundt som en vippende snurretop. Over syv års TESS-observationer gled planetens bane fra tværs over stjernens skive til dens kant og derefter af den.

Vil TOI-2535 b transittere igen?

Ja, men ikke snart. UCLA-holdet forventer, at planeten krydser sin stjerne igen engang om 30 til 50 år. Dens skjulte nabo kan komme til syne før, hvis dens egen hældende bane først justerer sig med Jorden.

Hvad kommer der nu

TESS observerede systemet mellem april 2019 og marts 2026, og transitterne manglede i den sidste marts-periode. Studiet blev offentliggjort den 9. november 2026. Med kun de første fire års TESS-data, bemærker holdet, ville de krympende transitter ikke være blevet sikkert detekteret, og TESS’ voksende baseline bør afsløre flere systemer som dette. At identificere naboens vil kræve tættere samplede målinger af stjernens vippen. Planeten selv vil ikke krydse sin stjerne igen i 30 til 50 år, så dens skjulte partner kan være det næste, nogen ser.

Kilde: Yee et al., “A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

Tags: astronomi, nasa, exoplaneter, TESS, TOI-2535 b, varm jupiter