Kaasujättiläisten aarreaitta leveillä kiertoradoilla voisi tarjota käsityksen omasta aurinkokunnastamme – Physics World

Kaasujättiläisten aarreaitta leveillä kiertoradoilla voisi tarjota käsityksen omasta aurinkokunnastamme – Physics World

Aikaleima: 6. helmikuuta 2024 8

<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="Eksoplaneettojen jäljittäminen Faith Hawthorn ja Sam Gill Marshin observatoriossa Warwickin yliopiston kampuksella. (Luokalla: Warwickin yliopisto)”> Faith Hawthorn ja Sam Gill
Eksoplaneettojen jäljittäminen Faith Hawthorn ja Sam Gill Marshin observatoriossa Warwickin yliopiston kampuksella. (Luva: Warwickin yliopisto)

Harvinainen ja arvokas kokoelma pitkäkestoisilla kiertoradoilla kulkevia eksoplaneettoja on löydetty piilossa NASAn tiedoista. Exoplanet Survey-satelliitin kauttakulku (TESS) -tehtävä. Koska eksoplaneettojen luetteloita hallitsevat lyhyen ajanjakson maailmat lähellä tähtiään, nämä pidemmän ajanjakson ehdokkaat tarjoavat jotain erilaista: erityisesti tietoa viileämmistä planeetoista.

"Yksi eksoplaneettatieteen suurista rajoista on ajautumassa näihin pitkiin ajanjaksoihin, jotka ovat verrattavissa aurinkokunnassa", sanoo Faith Hawthorn, viimeisen vuoden tohtoriopiskelija Warwickin yliopisto joka johti löydöt.

Pidemmän ajanjakson eksoplaneetat kulkevat vähemmän todennäköisemmin kuin lähempänä olevat, ja tekevät niin harvemmin, mikä tekee niiden löytämisestä vaikeampaa. Hawthorn ja hänen tiiminsä pystyivät kiertämään tämän hyödyntämällä tapaa, jolla TESS tutkii taivasta. TESS viettää vuoden (tai "syklin") tarkkaillen toista puolta taivaanpallosta, ennen kuin siirtyy seuraavan vuoden toiselle puoliskolle. Sykleissä 1 ja 3 se tutki eteläistä taivasta ja jaksoilla 2 ja 4 pohjoista taivasta. Jokaisen jakson aikana taivas jaetaan sektoreihin, joita TESS viettää 27 päivää katsellen ennen siirtymistä seuraavaan sektoriin. Tästä syystä TESS suosii yleensä sellaisten planeettojen havaitsemista, joiden kiertoaika on alle 10 päivää.

Toisen kirjoittajan kirjoittaman algoritmin avulla Sam Gill, myös Warwickista, Hawthornin ryhmä etsi tietoja jaksoista 1 ja 3, jotka kattavat eteläisen taivaan, planeetoista, jotka kulkivat kahdesti, kerran jokaisessa syklissä. He kutsuvat näitä "kaksikuljetuksiksi" ja välttelevät koettua viisautta odottaa vähintään kolmen kauttakulkua kiertoradan vahvistamiseksi.

Algoritmi poimi alun perin 2000 mahdollista duotransiittia, ja tarkasteltuaan nämä silmällä Hawthornin tiimi rajasi tämän 85:een. Näistä 60 oli jo noussut esiin muiden ryhmien TESS-tietojen analysoinnissa, mutta 2.67 oli aivan uusia. Kaikki näyttävät olevan kaasujättiläisiä, joista pienin on XNUMX kertaa Maan säde, ja ne kaikki vaativat vahvistuksen säteittäisnopeusmittauksilla massansa määrittämiseksi.

Jännittäviä kauttakulkuja

"Tekniikkamme hyödyntää tapaa, jolla TESS toimii", Hawthorn kertoo Fysiikan maailma. "Muut tekniikat, kuten mikrolinssi ja astrometria, edistävät yleensä pitkäkestoista tekniikkaa, mutta meille on tärkeää, että jos sinulla on kulkeva planeetta, voit myös tehdä transmissiospektroskopiaa ja tarkastella niiden ilmakehää."

Transit-spektroskopiassa mitataan planeetan ilmakehän jälkiä tähden valossa, kun valo suodattuu ilmakehän läpi matkalla meille. Planeetan ilmakehässä olevat molekyylit jättävät tummia absorptioviivoja tähden spektriin, mikä kertoo meille ilmakehän ainesosat. Transit-spektroskopiaa tehdään nykyään usein lyhyen ajanjakson maailmoissa, mutta mahdollisuus tehdä se pidemmän ajanjakson maailmoille ei ole usein syntynyt.

"Jos todella haluamme ymmärtää, kuinka eksoplaneettojen - ja itse eksoplaneettojen - ilmapiirit verrattuna aurinkokunnan ilmakehoihin, meidän on tutkittava näitä pidemmän ajanjakson eksoplaneettoja", sanoo Diana Dragomir, tähtitieteilijä New Mexicon yliopistosta. Vaikka Dragomir ei ollut mukana Hawthornin tutkimuksessa, hän oli osa tiimiä, joka löysi kaksi pitkäkestoista duotransiitia TESS-tiedoissa vuonna 2023 ja joka myös löysi satoja eksoplaneettaehdokkaita käyttämällä algoritmia, joka havaitsi yksittäisiä kulkuja, jotka tavanomaisilla monikulkutekniikoilla oli ohitettu.

"Uskon, että TESS-tiedoissa on vielä monia yksittäisiä ja duotransitteja, jotka ovat vielä löytämättä", Dragomir kertoo. Fysiikan maailma. "Uskon, että parantamalla algoritmeja löydämme monia sellaisia ​​tulevina vuosina."

Epätavalliset ehdokkaat

Hawthornin ehdokasmaailmojen kiertoradat vaihtelevat 20 ja 700 päivän välillä, vaikka niiden tarkan ajanjakson määrittäminen on mahdotonta kahdesta kauttakulkusta. Useimmat kiertävät standardinmukaisia ​​F-, G- ja K-tyypin tähtiä (Aurinkomme on G-tyypin tähti, F-tyypin tähdet ovat hieman kuumempia, K-tyypin tähdet hieman viileämpiä), mutta muutamat erottuvat muista.

"Oli mukavaa, että löysimme muutamia epätavallisia tapauksia, mutta varoituksena on, että ne ovat toistaiseksi vain ehdokkaita", Hawthorn sanoo.

Yhdessä järjestelmässä, nimeltään TIC-221915858, on kuuma A-tyypin tähti (pintalämpötila 9200 °C verrattuna Auringon 5500 °C:seen), joka olisi kuumin TESSin löytämä planeetan isäntänä toimiva tähti.

Toinen ehdokas on TOI-709, jossa on pieni, kehittynyt "kuuma kääpiötähti", joka on alkanut menettää massaa punaisen jättiläisvaiheen jälkeen ja on matkalla muuttumaan valkoiseksi kääpiöksi. Toinen tunnistamaton kauttakulku ja mahdollinen seuralainen mutakoivat vesiä.

"Se on todella outo", Hawthorn sanoo. ”Se on itse asiassa epätodennäköistä, että se on planeetta, mutta päätimme pitää sen otoksessa, koska se on niin mielenkiintoinen ja epätavallinen. Tietojen perusteella se läpäisi kaikki tarkistustestimme. Mutta siellä on jotain todella outoa."

Samanlainen kuin aurinkokunnassa

Jos tähtitieteilijät toivovat löytävänsä laajemman valikoiman planeettoja, kuten aurinkokuntamme planeettoja eivätkä vain niitä, jotka kiertävät lähellä tähtiään, epätavanomaisempien tekniikoiden omaksuminen on avainasemassa.

"Kaikki ovat tottuneet odottamaan vähintään kolmea kauttakulkua", Dragomir sanoo. "Ehkä yhteisönä meidän pitäisi olla avoimempia sille, mitä ominaisuuksia todella tarvitaan - tai ei - uuden eksoplaneetan julistamiseksi sellaiseksi."

Jos löydöt alkavat lisääntyä, kun kehittyneet algoritmit poimivat enemmän dataan piilotettuja pitkän ajanjakson planeettoja, tähtitieteilijät voivat suorittaa tilastollisia analyyseja saadakseen paremman käsityksen siitä, kuinka yleisiä aurinkokuntamme kaltaiset planeettajärjestelmäarkkitehtuurit ovat.

"Haluaisin tietää, kuinka yleisiä ne ovat suhteessa lähempänä oleviin planeetoihin", Dragomir sanoo. "Tämän arvioinnin tekemiseksi tarvitsemme mahdollisimman suuren näytteen pidemmän ajanjakson planeetoista."

Löydöstä kerrotaan v Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma