Ο θησαυρός γιγάντων αερίου σε ευρείες τροχιές θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για το δικό μας ηλιακό σύστημα - Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-caption="Ανίχνευση εξωπλανητών Faith Hawthorn και Sam Gill στο Marsh Observatory στην πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου του Warwick. (Ευγενική παραχώρηση: The University of Warwick)”>

Μια σπάνια και πολύτιμη συλλογή από διερχόμενους εξωπλανήτες σε τροχιές μεγάλης περιόδου ανακαλύφθηκε κρυμμένη σε δεδομένα από τη NASA Διαμετακόμιση δορυφόρου Exoplanet (TESS) αποστολή. Επειδή οι κατάλογοι εξωπλανητών κυριαρχούνται από κόσμους μικρής περιόδου κοντά στο αστέρι τους, αυτοί οι υποψήφιοι μεγαλύτερης περιόδου παρέχουν κάτι διαφορετικό: συγκεκριμένα, εικόνα για ψυχρότερους πλανήτες.

«Ένα από τα μεγάλα σύνορα της επιστήμης των εξωπλανητών είναι η ώθηση σε αυτές τις μεγάλες περιόδους που είναι συγκρίσιμες με αυτές στο ηλιακό σύστημα», λέει. Faith Hawthorn, τελειόφοιτος διδάκτορας στο Πανεπιστήμιο του Warwick που οδήγησε τα ευρήματα.

Οι εξωπλανήτες μεγαλύτερης περιόδου είναι λιγότερο πιθανό να περάσουν από αυτούς που βρίσκονται πιο κοντά, και θα το κάνουν πιο σπάνια, καθιστώντας πιο δύσκολο να ανακαλυφθούν. Η Hawthorn και η ομάδα της μπόρεσαν να το αντιμετωπίσουν, εκμεταλλευόμενοι τον τρόπο με τον οποίο το TESS ερευνά τον ουρανό. Το TESS περνά ένα χρόνο (ή «κύκλο») παρατηρώντας το μισό της ουράνιας σφαίρας, πριν προχωρήσει στο άλλο μισό το επόμενο έτος. Στους κύκλους 1 και 3 ερεύνησε τον νότιο ουρανό και στους κύκλους 2 και 4, τον βόρειο ουρανό. Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου, ο ουρανός χωρίζεται σε τομείς που το TESS αφιερώνει 27 ημέρες παρακολουθώντας προτού μεταβεί στον επόμενο τομέα. Κατά συνέπεια, το TESS συνήθως ευνοεί την ανίχνευση πλανητών με περιόδους τροχιάς μικρότερες από 10 ημέρες.

Με τη βοήθεια ενός αλγορίθμου γραμμένου από τον δεύτερο συγγραφέα Σαμ Γκιλ, επίσης από το Warwick, η ομάδα του Hawthorn έψαξε τα δεδομένα από τους κύκλους 1 και 3, που κάλυπταν τον νότιο ουράνιο ουρανό, για πλανήτες που διήλθαν δύο φορές, μία σε κάθε κύκλο. Αναφέρονται σε αυτές ως «δυαδικές διελεύσεις» και αποφεύγουν την αντιληπτή σοφία να περιμένουμε να παρατηρήσουμε τουλάχιστον τρεις διελεύσεις για να επιβεβαιώσουμε την τροχιακή περίοδο.

Ο αλγόριθμος αρχικά επέλεξε 2000 πιθανές διπλές διελεύσεις, και αφού τις εξέτασε με το μάτι, η ομάδα του Hawthorn μείωσε σε 85. Είκοσι πέντε από αυτές είχαν ήδη εμφανιστεί στην ανάλυση των δεδομένων TESS από άλλες ομάδες, αλλά 60 ήταν ολοκαίνουργιες. Όλοι φαίνονται να είναι γίγαντες αερίων, με τον μικρότερο να είναι 2.67 φορές την ακτίνα της Γης, και όλοι χρειάζονται επιβεβαίωση με μετρήσεις ακτινικής ταχύτητας για να προσδιοριστεί η μάζα τους.

Δελεαστικές διελεύσεις

«Η τεχνική μας εκμεταλλεύεται τον τρόπο που λειτουργεί το TESS», λέει ο Hawthorn Κόσμος Φυσικής. «Άλλες τεχνικές, όπως ο μικροφακός και η αστρομετρία, τείνουν να συνεισφέρουν στις περισσότερες από τις μακροχρόνιες, αλλά το σημαντικό για εμάς είναι ότι εάν έχετε έναν πλανήτη σε διέλευση, μπορείτε επίσης να κάνετε φασματοσκοπία μετάδοσης για να δείτε την ατμόσφαιρά του».

Η φασματοσκοπία διέλευσης περιλαμβάνει τη μέτρηση του αποτυπώματος μιας πλανητικής ατμόσφαιρας στο φως ενός αστεριού καθώς αυτό το φως φιλτράρεται μέσω της ατμόσφαιρας στο δρόμο προς εμάς. Τα μόρια στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη αφήνουν σκοτεινές γραμμές απορρόφησης στο φάσμα ενός αστεριού, λέγοντάς μας τα συστατικά αυτής της ατμόσφαιρας. Η φασματοσκοπία διέλευσης εκτελείται τώρα συχνά σε κόσμους μικρής περιόδου, αλλά η ευκαιρία να γίνει για κόσμους μεγαλύτερης περιόδου δεν έχει προκύψει συχνά.

«Αν θέλουμε πραγματικά να καταλάβουμε πώς οι ατμόσφαιρες των εξωπλανητών –και των ίδιων των εξωπλανητών– συγκρίνονται με εκείνες του ηλιακού συστήματος, είναι αυτοί οι μακροχρόνιοι εξωπλανήτες που πρέπει να μελετήσουμε», λέει. Νταϊάνα Ντραγκομίρ, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού. Αν και η Dragomir δεν συμμετείχε στη μελέτη του Hawthorn, ήταν μέρος μιας ομάδας που ανακάλυψε δύο διέλευση μακράς περιόδου στα δεδομένα TESS το 2023 και το οποίο ανακάλυψε επίσης εκατοντάδες υποψήφιους εξωπλανήτες χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο για τον εντοπισμό μεμονωμένων διελεύσεων που είχαν χαθεί από τις συμβατικές τεχνικές πολλαπλών διελεύσεων.

«Πιστεύω ότι υπάρχουν ακόμη πολλές μεμονωμένες διελεύσεις και διελεύσεις στα δεδομένα TESS που παραμένουν ανεξερεύνητες», λέει ο Dragomir Κόσμος Φυσικής. «Πιστεύω ότι με τη βελτίωση των αλγορίθμων θα βρούμε πολλούς από αυτούς τα επόμενα χρόνια».

Ασυνήθιστοι υποψήφιοι

Οι υποψήφιοι κόσμοι του Hawthorn έχουν τροχιακές περιόδους που κυμαίνονται μεταξύ 20 και 700 ημερών, αν και ο προσδιορισμός της ακριβούς περιόδου τους είναι αδύνατος μόνο από δύο διελεύσεις. Τα περισσότερα αστέρια τύπου F, G και K βρίσκονται σε τροχιά (ο Ήλιος μας είναι αστέρι τύπου G, τα αστέρια τύπου F είναι ελαφρώς πιο θερμά, του τύπου K ελαφρώς ψυχρότερα), αλλά μερικά ξεχωρίζουν ως διαφορετικά.

«Ήταν ωραίο που είδαμε μερικές ασυνήθιστες περιπτώσεις μέσα σε αυτά που βρήκαμε, αλλά η προειδοποίηση είναι ότι είναι απλώς υποψήφιες προς το παρόν», λέει ο Hawthorn.

Ένα σύστημα, που ονομάζεται TIC-221915858, έχει ένα καυτό αστέρι τύπου Α (θερμοκρασία επιφάνειας 9200 °C, σε σύγκριση με 5500 °C του Ήλιου) που θα ήταν το πιο καυτό αστέρι που βρέθηκε από το TESS για να φιλοξενήσει έναν πλανήτη.

Ένας άλλος υποψήφιος είναι το TOI-709, το οποίο περιλαμβάνει ένα συμπαγές, εξελιγμένο «καυτό υπονάνο αστέρι» που έχει αρχίσει να χάνει μάζα μετά τη φάση του κόκκινου γίγαντα και βρίσκεται στο δρόμο για να μεταμορφωθεί σε λευκό νάνο. Μια άλλη άγνωστη διέλευση και ένα πιθανό αστέρι συντροφιάς θολώνουν τα νερά.

"Αυτό είναι πραγματικά περίεργο", λέει ο Hawthorn. «Είναι πραγματικά απίθανο να είναι πλανήτης, αλλά επιλέξαμε να τον κρατήσουμε στο δείγμα γιατί είναι τόσο ενδιαφέρον και ασυνήθιστο. Από την άποψή μας, κοιτάζοντας τα δεδομένα, πέρασε όλα τα τεστ ελέγχου μας. Αλλά κάτι πραγματικά περίεργο συμβαίνει εκεί».

Παρόμοια με το ηλιακό σύστημα

Εάν οι αστρονόμοι ελπίζουν να βρουν ένα ευρύτερο φάσμα πλανητών σαν αυτούς του ηλιακού μας συστήματος και όχι μόνο αυτούς που βρίσκονται σε τροχιά κοντά στα άστρα τους, τότε η υιοθέτηση πιο αντισυμβατικών τεχνικών είναι το κλειδί.

«Όλοι είχαν συνηθίσει» να περιμένουν τουλάχιστον τρεις διελεύσεις, λέει ο Dragomir. «Ίσως, ως κοινότητα, θα έπρεπε να γίνουμε πιο ανοιχτοί σε ποιες ιδιότητες χρειάζονται πραγματικά –ή όχι– για να ανακηρυχθεί ένας νέος εξωπλανήτης ως τέτοιος».

Οι συνθέσεις των εξωπλανητών και των αστεριών τους έχουν μια εκπληκτική σχέση, αποκαλύπτει μελέτη

Εάν οι ανακαλύψεις αρχίσουν να αυξάνονται καθώς οι προηγμένοι αλγόριθμοι επιλέγουν περισσότερους πλανήτες μεγάλης περιόδου που κρύβονται στα δεδομένα, τότε οι αστρονόμοι θα μπορούν να εκτελούν στατιστικές αναλύσεις για να κατανοήσουν καλύτερα πόσο κοινές είναι οι αρχιτεκτονικές πλανητικών συστημάτων όπως του ηλιακού μας συστήματος.

«Θα ήθελα να μάθω πόσο συνηθισμένοι είναι σε σχέση με τους πιο κοντινούς πλανήτες», λέει ο Dragomir. «Για να κάνουμε αυτή την αξιολόγηση χρειαζόμαστε όσο το δυνατόν μεγαλύτερο δείγμα πλανητών μεγαλύτερης περιόδου».

Η ανακάλυψη αναφέρεται στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system/