Harta karun berupa gas raksasa di orbit yang luas dapat memberikan wawasan tentang tata surya kita – Dunia Fisika

Harta karun berupa gas raksasa di orbit yang luas dapat memberikan wawasan tentang tata surya kita – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 6 Februari 2024 8:30

<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="Melacak exoplanet Faith Hawthorn dan Sam Gill di Marsh Observatory di kampus Universitas Warwick. (Atas izin: Universitas Warwick)”> Iman Hawthorn dan Sam Gill
Melacak exoplanet Faith Hawthorn dan Sam Gill di Marsh Observatory di kampus Universitas Warwick. (Sumber: Universitas Warwick)

Kumpulan eksoplanet transit yang langka dan berharga pada orbit jangka panjang telah ditemukan tersembunyi dalam data dari NASA Satelit Transit Planet Satelit Transit (TESS) misi. Karena katalog planet ekstrasurya didominasi oleh dunia berperiode pendek yang dekat dengan bintangnya, kandidat berperiode lebih panjang ini memberikan sesuatu yang berbeda: khususnya, wawasan tentang planet-planet yang lebih dingin.

“Salah satu tantangan besar dalam ilmu pengetahuan tentang planet ekstrasurya adalah mencapai periode panjang yang sebanding dengan yang terjadi di tata surya,” kata Iman Hawthorn, seorang mahasiswa PhD tahun terakhir di University of Warwick yang memimpin temuan tersebut.

Planet ekstrasurya dengan periode yang lebih panjang memiliki kemungkinan yang lebih kecil untuk melakukan transit dibandingkan dengan planet yang jaraknya lebih dekat, dan akan lebih jarang melakukan transit, sehingga membuatnya lebih sulit untuk ditemukan. Hawthorn dan timnya mampu mengatasi hal ini dengan memanfaatkan cara TESS mensurvei langit. TESS menghabiskan satu tahun (atau “siklus”) mengamati separuh bola langit, sebelum berpindah ke separuh lainnya pada tahun berikutnya. Pada siklus 1 dan 3 mengamati langit selatan, dan pada siklus 2 dan 4 mengamati langit utara. Selama setiap siklus, langit dibagi menjadi beberapa sektor dan TESS menghabiskan waktu 27 hari untuk mengamatinya sebelum berpindah ke sektor berikutnya. Oleh karena itu, TESS biasanya lebih menyukai deteksi planet dengan periode orbit kurang dari 10 hari.

Dengan bantuan algoritma yang ditulis oleh penulis kedua Sam Gill, juga dari Warwick, kelompok Hawthorn mencari data dari siklus 1 dan 3, yang meliputi langit selatan, untuk planet-planet yang transit dua kali, sekali dalam setiap siklus. Mereka menyebutnya sebagai “duotransit”, dan mereka menghindari kebijaksanaan menunggu untuk mengamati setidaknya tiga transit untuk memastikan periode orbit.

Algoritme ini awalnya memilih 2000 duotransit potensial, dan setelah memeriksanya secara langsung, tim Hawthorn mempersempitnya menjadi 85. Dua puluh lima di antaranya telah muncul dalam analisis data TESS oleh tim lain, namun 60 di antaranya baru. Semuanya tampak seperti raksasa gas, dengan yang terkecil berukuran 2.67 kali radius Bumi, dan semuanya memerlukan konfirmasi melalui pengukuran kecepatan radial untuk menentukan massanya.

Transit yang menggiurkan

“Teknik kami memanfaatkan cara TESS beroperasi,” kata Hawthorn Dunia Fisika. “Teknik lain, seperti pelensaan mikro dan astrometri, cenderung berkontribusi pada sebagian besar teknik jangka panjang, namun yang penting bagi kami adalah jika Anda memiliki planet transit, Anda juga dapat melakukan spektroskopi transmisi untuk melihat atmosfernya.”

Spektroskopi transit melibatkan pengukuran jejak atmosfer planet pada cahaya bintang saat cahaya tersebut disaring melalui atmosfer menuju ke kita. Molekul di atmosfer planet meninggalkan garis serapan gelap pada spektrum bintang, yang memberi tahu kita unsur penyusun atmosfer tersebut. Spektroskopi transit sekarang sering dilakukan pada dunia dengan periode pendek, namun peluang untuk melakukannya pada dunia dengan periode lebih lama belum sering muncul.

“Jika kita benar-benar ingin memahami bagaimana atmosfer exoplanet – dan exoplanet itu sendiri – dibandingkan dengan atmosfer di tata surya, maka exoplanet dengan periode yang lebih panjang inilah yang perlu kita pelajari,” kata Diana Dragomir, seorang astronom di Universitas New Mexico. Meskipun Dragomir tidak terlibat dalam penelitian Hawthorn, dia adalah bagian dari tim yang menemukan dua duotransit jangka panjang dalam data TESS pada tahun 2023 dan juga menemukan ratusan kandidat planet ekstrasurya dengan menggunakan algoritma untuk mendeteksi transit tunggal yang terlewatkan oleh teknik multi-transit konvensional.

“Saya yakin masih banyak transit tunggal dan duotransit dalam data TESS yang belum ditemukan,” kata Dragomir. Dunia Fisika. “Saya pikir dengan peningkatan algoritme, kita akan menemukan banyak algoritma serupa di tahun-tahun mendatang.”

Kandidat yang tidak biasa

Kandidat dunia Hawthorn memiliki periode orbit yang berkisar antara 20 dan 700 hari, meskipun tidak mungkin menentukan periode tepatnya hanya dengan dua transit. Sebagian besar bintang standar tipe F, G, dan K mengorbit (Matahari kita adalah bintang tipe G, bintang tipe F sedikit lebih panas, bintang tipe K sedikit lebih dingin), namun ada beberapa yang terlihat berbeda.

“Sangat menyenangkan bahwa kami melihat beberapa kasus yang tidak biasa dalam apa yang kami temukan, namun peringatannya adalah kasus-kasus tersebut hanyalah kandidat untuk saat ini,” kata Hawthorn.

Satu sistem, diberi nama TIC-221915858, memiliki bintang tipe A panas (suhu permukaan 9200 °C, dibandingkan dengan Matahari 5500 °C) yang akan menjadi bintang terpanas yang ditemukan oleh TESS sebagai tuan rumah sebuah planet.

Kandidat lainnya adalah TOI-709, yang melibatkan “bintang subdwarf panas” yang kompak dan telah berevolusi yang mulai kehilangan massanya setelah fase raksasa merah dan sedang dalam proses bertransformasi menjadi katai putih. Transit lain yang tidak teridentifikasi dan kemungkinan bintang pendampingnya memperkeruh keadaan.

“Itu sungguh aneh,” kata Hawthorn. “Ini sebenarnya tidak mungkin sebuah planet, tapi kami memilih untuk menyimpannya sebagai sampel karena sangat menarik dan tidak biasa. Dari sudut pandang kami melihat data, data tersebut lulus semua pengujian pemeriksaan kami. Tapi ada sesuatu yang sangat aneh terjadi di sana.”

Mirip dengan tata surya

Jika para astronom berharap menemukan lebih banyak planet seperti yang ada di tata surya kita dan bukan hanya planet yang mengorbit dekat bintangnya, maka menggunakan teknik yang lebih tidak konvensional adalah kuncinya.

“Semua orang sudah terbiasa” menunggu setidaknya tiga kali transit, kata Dragomir. “Mungkin, sebagai sebuah komunitas, kita harus lebih terbuka terhadap properti apa yang benar-benar dibutuhkan – atau tidak – agar sebuah planet ekstrasurya baru bisa dinyatakan seperti itu.”

Jika penemuan ini mulai meningkat seiring dengan algoritma canggih yang mampu mendeteksi lebih banyak planet berperiode panjang yang tersembunyi dalam data, maka para astronom akan dapat melakukan analisis statistik untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang seberapa umum arsitektur sistem planet seperti tata surya kita.

“Saya ingin tahu seberapa umum mereka dibandingkan dengan planet terdekat,” kata Dragomir. “Untuk melakukan penilaian ini, kita memerlukan sebanyak mungkin sampel planet dengan periode yang lebih panjang.”

Penemuan ini dilaporkan di Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika