Астрономи виявили екзопланету з безпрецедентною орбітою

За допомогою TESS вчені ідентифікували дві довгоперіодичні екзопланети TOI-4600 b і c. Ці відкриття відкривають нові шляхи дослідження в розумінні екзопланет, і результати підкреслюють важливість спільних зусиль, у тому числі внесків астрономів-аматорів.

Вчені з Університету Нью-Мексико (UNM) і Массачусетського технологічного інституту (MIT) виявили та підтвердили дві найдовші екзопланети, знайдені TESS на сьогодні. Ці довгоперіодичні великі екзопланети обертаються навколо карликової зірки K і належать до класу планет, відомих як теплі Юпітери, які мають орбітальні періоди 10-200 днів і щонайменше в шість разів більше радіуса Землі. Це нещодавнє відкриття відкриває захоплюючі дослідницькі можливості для майбутнього пошуку довгоперіодичних планет, схожих на планети нашої Сонячної системи.

Дослідження та методологія

Дослідження під назвою «TOI-4600 b і c: Дві довгоперіодичні планети-гіганти, що обертаються навколо раннього K-карлика» було опубліковано 30 серпня в The Astrophysical Journal Letters. Екзопланети, TOI-4600 b і c, були виявлені за допомогою фотометричних даних із супутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) і супроводжувалися спостереженнями за допомогою наземних телескопів, оскільки вони забезпечують кращу роздільну здатність.

Стратегія спостережень, прийнята NASA TESS, яка ділить кожну півкулю на 13 секторів, які досліджуються протягом приблизно 28 днів, забезпечує найповніший пошук транзитних планет по всьому небу. Цей підхід уже довів свою здатність виявляти як великі, так і малі планети навколо різних типів зірок. У випадку TOI-4600 ця зірка є карликовою зіркою K, також відомою як помаранчевий карлик, тобто зірки трохи менші та холодніші за Сонце.

Подробиці знахідок

Екзопланети повинні пройти через свої головні зірки принаймні двічі протягом діапазону спостережень TESS, щоб бути виявлені з правильним періодом конвеєром Центру наукової обробки операцій (SPOC) і конвеєром швидкого огляду (QLP), які шукають 2-хвилинні та 30- хвилинний каденс дані TESS відповідно. Оскільки 74 відсотки загального покриття неба TESS спостерігаються лише протягом 28 днів, більшість виявлених екзопланет TESS мають періоди менше 40 днів. Таким чином, періоди TOI-4600 b 82,69 дня, або майже 3 місяці, і TOI–4600 c 482,82 дня, або 16 місяців, роблять їхні відкриття ще більш цінними.

Ісмаель Мірелес з Університету Нью-Мексико, провідний автор статті, разом із колегами, зокрема Діаною Драгомір, доцентом кафедри фізики та астрономії Університету Нью-Мексико, а також співробітниками з Массачусетського технологічного інституту та Бернського університету, проаналізували дані в порядку . виміряти періоди та розміри цих планет.

Унікальні характеристики екзопланет

Після початкового виявлення транзитів Мірелес і команда повинні були підтвердити, що це справжні планети, і визначити, від якого сигналу надходить зірка. Інструменти діагностики з TESS показали, що сигнали, що надходять від цільової ділянки, справді відповідають дійсності. За допомогою Програми подальших спостережень TESS (TFOP) Subgroup 1 (SG1), глобальної мережі професійних астрономів і астрономів-любителів, які мають доступ до малих і великих телескопів, вони спостерігали за транзитом, таким чином підтверджуючи дослідникам, що ця планета справді в ціль. Іншим фактором, який Мірелес і його команда мали врахувати, були маси та розміри планет. Щоб досягти цього, вони замінили вимірювання швидкості, щоб спостерігати, наскільки головна зірка коливається, оскільки головна зірка тягне планету.

«Коли ми проводили вимірювання, ми бачили дуже незначний рух цільової зірки. Отже, коли ви починаєте, ви можете нести відповідальність за те, що ми бачили. Ці дві речі разом майже виключали це. На той момент ми були впевнені, що у нас дві планети», — заявив Мірелес.

Дослідники виявили, що ці дві планети та внутрішня планета TOI-4600 b мають 82,69 дня з радіусом, який майже в сім разів перевищує радіус Землі. Він знаходиться між розмірами Нептуна і Сатурна . Ця планета, TOI-4600 b, має орієнтовну температуру близько 170 градусів за Фаренгейтом , що є гарячою, але холоднішою, ніж більшість планет, знайдених астрономами. Друга знайдена планета, TOI-4600 c, приблизно в дев’ять з половиною разів перевищує радіус Землі, тобто вона приблизно схожа на Сатурн. Спочатку він пройшов лише один раз, коли TESS спостерігав зірку вперше, а потім пройшов другий раз майже через 3 роки.

«Якщо у вас є два транзити, ви маєте уявлення про те, якими можуть бути періоди. Це можуть бути 965 днів, які розділяють їх, половина з них, третина, чверть тощо. Коротші періоди можна виключити, оскільки TESS спостерігав за зіркою протягом тривалого часу, тому він залишив лише два періоди: 965 днів або половину цього», – пояснив Мірелес. Дослідники використовували модель, розроблену співавтором Х’ю Осборном з Бернського університету, щоб порівняти можливі орбітальні періоди та визначити, який з них є найбільш імовірним, і виявили, що половина з 965, або 482,82 дня, якщо бути точним, є більш імовірною. Період TOI-4600 c становить 482,82 дня, що робить його найдовшою планетою, знайденою TESS на сьогодні, а з температурою близько -110 градусів за Фаренгейтом це одна з найхолодніших планет, знайдених TESS.

Порівняльний аналіз і майбутні дослідження

Кетрін Гессе, керівник TOI та перевірки Массачусетського технологічного інституту, співпрацювала з Mireles та командою в аналізі даних TESS. Гессе допоміг обробити й проаналізувати велику кількість даних і розмістив систему в контексті інших багатопланетних систем, які були знайдені місіями, зокрема TESS. Порівняння системи TOI-4600 з іншими виявленими системами екзопланет допомагає досліджувати такі особливості, як час формування та процеси, і допомогло дослідникам почати розміщувати цю систему в ширшому контексті систем екзопланет.

«Головне — спробувати дізнатися більше про формування планет, тому що, виходячи з того, що ми знаємо про знайдені нами екзопланети, наразі ніщо насправді не схоже на Сонячну систему. Цікаво те, що ми хочемо дізнатися про формування цієї планети. Зараз у нас понад 5000 екзопланет, але жодна з цих систем насправді не схожа на Сонячну систему. І тому ми хочемо з’ясувати, як ці різні типи систем формувалися та мігрували», – сказав Мірелес. [ред. — Щойно досягнуто нової віхи, 5500 екзопланет.]

Мірелес і дослідники зацікавилися цими відкриттями через відкриття двох довгоперіодичних планет-гігантів, які є конфігурацією, яку астрономи не часто бачать, навіть незважаючи на те, що знайдена сонячна система мала чотири гігантські великі відстані або одну довгоперіодичну. Це спонукає до подальших дослідницьких дискусій і запитань, як зазначає Мірелс: «Ми хочемо з’ясувати, як вони утворюються? Чи є в цій системі інші планети? Чи це говорить нам щось про те, як ці гігантські планети впливають на менші планети, які там можуть бути або не бути, і чому їх там немає? Є ще речі, які ми хочемо з’ясувати і які розкажуть нам багато про формування планет».

На завершення Mireles закликає громадських вчених і любителів астрономії взяти участь і залучитися до цього наукового відкриття. У понеділок, 16 жовтня, з’явиться ще одна можлива транзитна можливість для тих, хто зацікавлений і хоче спостерігати за цим, щоб додатково підтвердити, що період зовнішньої планети справді становить 482 дні. Люди з навіть меншими телескопами можуть брати участь, якщо у них є потрібні інструменти. «Є люди, які є громадськими вченими або астрономами-аматорами, які мають власні телескопи й допомагають нам у всіх цих спостереженнях. Є група людей, які мають доступ до телескопів, які, по суті, підтверджують, що транзитна подія відбувається на цікавій зірці», — сказав Мірелес.

Залучення астрономів-аматорів

«Люди, які або на пенсії, або мають іншу роботу, але також є астрономами-любителями, надають дуже корисні дані, щоб допомогти перевірити ці планети. Результати, які вони дають, є професійними. Зусилля цих відданих громадян вчених мають вирішальне значення для процесу підтвердження цих планет», – заявив Драгомир, доцент кафедри фізики та астрономії УНМ.

Щоб дізнатися більше про це відкриття, перегляньте TESS виявив екзопланету з найдовшою орбітою.