Den første forsvinnende planeten gled ut av syne mens TESS så på

En kjemp planet som NASAs TESS-romteleskop hadde sett krysse forsiden av stjernen sin, gang etter gang, har sluttet å krysse den. Hver transitt ble kortere og svakere etter hvert som planetens bane skled mot kanten av stjernen, helt til den avslørende dykket i stjernelyset uteble helt. Planeten ble verken ødelagt eller slukt. Banen tipper, og astronomer fanget øyeblikket da den tippet ut av linje med Jorden.

Det gjør den til den første bekreftede planeten rundt en enkeltstjerne hvis transitter ble sett å forsvinne, ifølge et UCLA-ledet team som skriver i The Astrophysical Journal Letters. Den sannsynlige skyldige er en annen kjemp planet som ingen har sett direkte. Den skråstilte banen drar på naboen og får begge banene til å vakle som en snurrebass. Astronomer slutter vanligvis slike endringer over århundrer; her utspilte det seg innenfor et enkelt romoppdrag.

Den forsvunne planeten er TOI-2535 b, en varm Jupiter: en gasskjempe omtrent 0,84 ganger Jupiters bredde som kretser tett rundt en gammel oransje dvergstjerne omtrent 1000 lysår unna. Den fullfører et omløp på omtrent 8,2 dager, rundt ti ganger raskere enn Merkur sirkler rundt Solen. Hundrevis av varme Jupiter er kjent. Denne skilte seg ut fordi transittene stadig kom opptil seks timer for tidlig eller for sent, et tegn på at noe annet i systemet trakk i den.

«Dette er det mest ekstreme eksemplet vi har sett fordi de to planetene samhandler så sterkt,» sa Samuel Yee, en 51 Pegasi b-postdoktor ved UCLA og artikkelens korresponderende forfatter. «Planetens bane tipper så raskt at transitten forsvant mens vi så på.»

Slik fanget TESS en planet som gled ut av syne

En transitt skjer bare når en planets bane er nesten perfekt på linje med vår siktlinje, slik at planeten passerer mellom stjernen sin og Jorden og blokkerer en liten bit av lys. TESS jakter på disse bitene over millioner av stjerner. Den returnerte til TOI-2535 i fem separate observasjonsperioder spredt over syv år, og bakkebaserte teleskoper fylte inn transitter mellom dem, inkludert små observatorier i Kroatia, Chile, Sveits og Australia.

Teamet målte to ting for hver transitt. Det ene var timing, fastslått til innenfor to eller tre minutter og sammenlignet med timeplanen en perfekt regelmessig bane ville holdt. Det andre var form. En bane over midten av stjernen gir et langt, dypt dykk, mens en bane nær kanten gir et kort, grunt, skrapende dykk. Astronomer kaller den kryssende linjen for støtparameteren, og for TOI-2535 b steg den jevnt fra en observasjonsperiode til den neste.

Rekonstruert ser planetens bane ut til å ha feid over mer enn halvparten av stjernens overflate, krysset stjernens ekvator på vei mot kanten. I de siste TESS-dataene var det ingen transitt noe sted i vinduet der planeten burde ha dukket opp, selv med rom for timing-svingningene på seks timer. For å teste det blanke resultatet plantet teamet falske transitter i dataene: en planet som så vidt skraper kanten ville fortsatt blitt gjenfunnet omtrent halvparten av gangene.

Målinger av stjernens frem-og-tilbake-vakling med NEID-spektrografen på WIYN 3,5-meter-teleskopet på Kitt Peak, i Arizona, peker mot en planet med omtrent Jupiters masse på den transitterende banen. De bærer også ekstra spredning som en enkelt planet ikke kan forklare.

En nabo ingen har sett

Forfatterne modellerte timing-svingningene og de krympende transittene sammen. Begge passer til en nærliggende følgeplanet hvis bane er skråstilt med minst fem grader i forhold til TOI-2535 bs. Når to baner er skråstilt på den måten, svinger planene deres sakte rundt, slik aksen til en snurrebass tegner en sirkel, og den transitterende planetens bane driver over forsiden av stjernen sin.

Den skjulte følgesvennen er sannsynligvis minst like massiv som Saturn. Den ser også ut til å sitte i eller nær en resonans, noe som betyr at de to omløpsperiodene danner et enkelt forhold. De best passende løsningene samler seg rundt forhold på 2 til 1 og 3 til 2, selv om 3 til 1 og 4 til 1 også forblir mulige. Det ville gjøre systemet til en sjeldenhet dobbelt opp: varme Jupiter har sjelden nære naboer i det hele tatt, og når de har det, er naboen nesten alltid en liten planet, ikke en annen kjempe.

Medforfatter Erik Petigura sammenligner effekten med formørkelser. «Hvis månens bane rundt Jorden var perfekt på linje med Jordens bane rundt solen, ville vi sett en formørkelse hver måned,» sa han. «Men fordi månens bane er skråstilt, er formørkelser mindre vanlige.»

Raskere enn noen planetarisk tilt sett før

Andre planeter har blitt fanget i å endre transittene sine, men saktere. TOI-216 b og K2-146 c gikk fra skrapende til fulle transitter over 4,5 og tre år, og en planet i TOI-4504-systemet begynte å transittere tre år etter at astronomer først observerte den. Orbitalplanene i TOI-4504 og TOI-216 svinger rundt på sykluser på omtrent 250 og 150 år. Modellene som fungerer for TOI-2535 peker mot en syklus på flere tiår.

Timing-svingningen på seks timer, omtrent 3 % av omløpsperioden, er blant de største som noen gang er sett for en kortperiodisk kjemp planet. Slike endringer er sjeldne: ett søk i 561 systemer fra NASAs Kepler-oppdrag fant bare 15 med signifikante langtidsendringer i transittvarighet. Kompakte multiplanetsystemer har også en tendens til å være flate, med baner på linje innenfor 1 eller 2 grader.

Det var ett tidligere hint om en forsvinning. En Kepler-kandidat kalt KOI-120.01 falmet og forsvant under det oppdraget, men systemet inneholder minst to stjerner, og signalet kan komme fra et par formørkende stjerner i stedet for en planet. TOI-2535 b er det renere tilfellet: en planet som helt sikkert er ekte og fortsatt der, bare ikke lenger på linje med oss.

Hva forsvinningen ikke avgjør

Naboens identitet er det største åpne spørsmålet. Ingen enkelt løsning passer dataene unikt, så massen, omløpsperioden og om den kretser innenfor eller utenfor den varme Jupiter forblir ukjente. Noen konfigurasjoner med svært bratte tilt, opptil omtrent 60 grader, passet dataene over korte kjøringer, men hadde en tendens til å falle fra hverandre i lange simuleringer, noe som favoriserer slakere tilt.

Minimumstiltet på fem grader avhenger også av den usette planeten. Hvis bekreftet, ville TOI-2535 slutte seg til en kort liste over kompakte systemer med baner så feiljusterte. Vertstjernen bringer sin egen gåte: den er en gammel oransje dverg omtrent 0,86 ganger Solens masse, som beveger seg raskt nok til at den svært sannsynlig tilhører Melkeveiens tykke skive, en eldre stjernepopulasjon, selv om å fastslå alderen krever målinger av dens kjemi.

Så er det dannelse. En varm Jupiter med en kjemp partner så nær kunne ikke ha blitt slengt innover på en strukket bane, ruten som antas å produsere de fleste varme Jupiter. En langsom innad drift gjennom gassskiven rundt den unge stjernen forklarer resonansen, men den skiven burde også ha flatet ut banene. Noe senere må ha skråstilt dem, og artikkelen lister opp kandidatmekanismer uten å velge en.

«Fordi TOI-2535 b har en nær nabo, migrerte den sannsynligvis ved å sakte spiralere innover i stedet for å bli slengt inn,» sa Yee. «Vi ser kanskje en formasjonskanal som ikke skjer veldig ofte, men som er veldig interessant.»

Spørsmål lesere stiller om den forsvinnende planeten

Hva er en forsvinnende planet?

Det er en planet hvis transitter, de små dykene i stjernelys den forårsaker når den krysser stjernen sin, slutter å skje. TOI-2535 b er det første bekreftede tilfellet rundt en enkeltstjerne. Planeten eksisterer fortsatt; banen har skråstilt seg slik at den ikke lenger passerer mellom stjernen sin og Jorden.

Hvorfor sluttet TOI-2535 b å transittere?

Tyngdekraften fra en skjult nærliggende planet på en skråstilt bane får begge banene til å presessere, eller svinge rundt som en vaklende snurrebass. Over syv år med TESS-observasjoner skled planetens bane fra tvers over stjernens overflate til kanten og deretter av den.

Vil TOI-2535 b transittere igjen?

Ja, men ikke snart. UCLA-teamet forventer at planeten skal krysse stjernen sin igjen en gang om 30 til 50 år. Den skjulte naboen kan komme til syne tidligere, hvis dens egen skråstilte bane først stiller seg på linje med Jorden.

Hva skjer videre

TESS observerte systemet mellom april 2019 og mars 2026, og transittene manglet i den siste mars-perioden. Studien ble publisert 9. november 2026. Med bare de første fire årene med TESS-data, bemerker teamet, ville de krympende transittene ikke ha blitt sikkert oppdaget, og TESSs voksende grunnlinje bør avdekke flere systemer som dette. Å identifisere naboen vil kreve tettere målte prøver av stjernens vakling. Planeten selv vil ikke krysse stjernen sin igjen på 30 til 50 år, så dens skjulte partner kan være det neste noen ser.

Referanse: 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

Tagger: astronomi, nasa, eksoplaneter, TESS, TOI-2535 b, varm jupiter