Kho báu của những hành tinh khí khổng lồ trên quỹ đạo rộng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hệ mặt trời của chúng ta – Thế giới Vật lý

Kho báu của những hành tinh khí khổng lồ trên quỹ đạo rộng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hệ mặt trời của chúng ta – Thế giới Vật lý

Dấu thời gian: ngày 6 tháng 2024 năm 8 30:XNUMX sáng

<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="Theo dõi các ngoại hành tinh Faith Hawthorn và Sam Gill tại Đài quan sát Marsh trong khuôn viên Đại học Warwick. (Được phép của Đại học Warwick)”> Faith Hawthorn và Sam Gill
Theo dõi các ngoại hành tinh Faith Hawthorn và Sam Gill tại Đài quan sát Marsh trong khuôn viên Đại học Warwick. (Được phép: Đại học Warwick)

Một bộ sưu tập hiếm có và có giá trị về các ngoại hành tinh di chuyển trên quỹ đạo dài hạn đã được phát hiện ẩn trong dữ liệu từ NASA. Chuyển qua vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh (TESS) sứ mệnh. Bởi vì danh mục ngoại hành tinh bị chi phối bởi các thế giới có chu kỳ ngắn gần với ngôi sao của chúng, nên những ứng cử viên có chu kỳ dài hơn này cung cấp một điều gì đó khác biệt: cụ thể là cái nhìn sâu sắc về các hành tinh lạnh hơn.

“Một trong những biên giới vĩ đại của khoa học ngoại hành tinh đang đẩy mạnh những khoảng thời gian dài tương đương với những khoảng thời gian trong hệ mặt trời,” nói Đức tin táo gai, nghiên cứu sinh tiến sĩ năm cuối tại Đại học Warwick người dẫn đầu các phát hiện.

Các ngoại hành tinh có chu kỳ dài hơn ít có khả năng di chuyển hơn những hành tinh ở gần hơn và sẽ xảy ra điều đó không thường xuyên hơn, khiến chúng khó được phát hiện hơn. Hawthorn và nhóm của cô đã có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tận dụng cách TESS khảo sát bầu trời. TESS dành một năm (hoặc “chu kỳ”) quan sát một nửa thiên cầu trước khi chuyển sang nửa còn lại vào năm sau. Trong chu kỳ 1 và 3, nó khảo sát bầu trời phía nam, và trong chu kỳ 2 và 4, bầu trời phía bắc. Trong mỗi chu kỳ, bầu trời được chia thành các khu vực mà TESS dành 27 ngày để theo dõi trước khi chuyển sang khu vực tiếp theo. Do đó, TESS thường ưu tiên phát hiện các hành tinh có chu kỳ quỹ đạo ngắn hơn 10 ngày.

Với sự trợ giúp của thuật toán được viết bởi tác giả thứ hai Sam Gill, cũng từ Warwick, nhóm của Hawthorn đã tìm kiếm dữ liệu từ chu kỳ 1 và 3, bao trùm bầu trời phía nam, để tìm các hành tinh di chuyển qua hai lần, một lần trong mỗi chu kỳ. Họ gọi những điều này là “duotransits” và họ tránh việc chờ đợi để quan sát ít nhất ba lần đi qua để xác nhận chu kỳ quỹ đạo.

Thuật toán ban đầu đã chọn ra 2000 phương tiện truyền tải kép tiềm năng và sau khi xem xét chúng bằng mắt, nhóm của Hawthorn đã thu hẹp con số này xuống còn 85. 60 trong số này đã được các nhóm khác cắt xén khi phân tích dữ liệu TESS, nhưng 2.67 trong số đó là hoàn toàn mới. Tất cả đều có vẻ là những hành tinh khí khổng lồ, với bán kính nhỏ nhất bằng XNUMX lần bán kính Trái đất và tất cả chúng đều cần được xác nhận bằng các phép đo vận tốc hướng tâm để xác định khối lượng của chúng.

quá cảnh trêu ngươi

“Kỹ thuật của chúng tôi khai thác cách TESS vận hành,” Hawthorn nói Thế giới vật lý. “Các kỹ thuật khác, chẳng hạn như vi thấu kính và phép đo sao, có xu hướng đóng góp phần lớn những hiệu ứng dài hạn, nhưng điều quan trọng đối với chúng tôi là nếu bạn có một hành tinh chuyển động, bạn cũng có thể thực hiện quang phổ truyền qua để quan sát bầu khí quyển của chúng.”

Quang phổ quá cảnh liên quan đến việc đo dấu vết của bầu khí quyển hành tinh trên ánh sáng của một ngôi sao khi ánh sáng đó được lọc qua bầu khí quyển trên đường đến chúng ta. Các phân tử trong bầu khí quyển của một hành tinh để lại các vạch hấp thụ tối trong quang phổ của một ngôi sao, cho chúng ta biết thành phần của bầu khí quyển đó. Quang phổ quá cảnh hiện nay thường được thực hiện trên các thế giới có chu kỳ ngắn, nhưng cơ hội thực hiện điều đó đối với các thế giới có chu kỳ dài hơn lại không xuất hiện thường xuyên.

“Nếu chúng ta thực sự muốn hiểu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh – và bản thân các ngoại hành tinh – so với bầu khí quyển trong hệ mặt trời, thì chúng ta cần nghiên cứu những ngoại hành tinh có chu kỳ dài hơn này,” nói Diana Dragomir, một nhà thiên văn học tại Đại học New Mexico. Mặc dù Dragomir không tham gia vào nghiên cứu của Hawthorn nhưng cô ấy là thành viên của nhóm đã phát hiện ra hai lần vận chuyển kép trong thời gian dài trong dữ liệu TESS vào năm 2023 và cũng đã phát hiện ra hàng trăm ứng cử viên ngoại hành tinh bằng cách sử dụng thuật toán để phát hiện các lần chuyển tuyến đơn lẻ đã bị các kỹ thuật chuyển tuyến thông thường bỏ qua.

“Tôi tin rằng vẫn còn nhiều lần chuyển tiếp đơn lẻ và chuyển tiếp kép trong dữ liệu TESS vẫn chưa được khám phá,” Dragomir nói Thế giới vật lý. “Tôi thực sự nghĩ rằng với việc cải tiến các thuật toán, chúng ta sẽ tìm thấy nhiều thuật toán như vậy trong những năm tới.”

Ứng viên bất thường

Các thế giới ứng cử viên của Hawthorn có chu kỳ quỹ đạo nằm trong khoảng từ 20 đến 700 ngày, mặc dù việc xác định chu kỳ chính xác của chúng là không thể chỉ bằng hai lần đi qua. Hầu hết các ngôi sao loại F, G và K tiêu chuẩn trên quỹ đạo (Mặt trời của chúng ta là sao loại G, sao loại F nóng hơn một chút, sao loại K mát hơn một chút), nhưng một số ít nổi bật vì có sự khác biệt.

Hawthorn nói: “Thật vui khi chúng tôi đã thấy một số trường hợp bất thường trong những gì chúng tôi tìm thấy, nhưng điều đáng chú ý là hiện tại chúng chỉ là những ứng cử viên”.

Một hệ thống, được đặt tên là TIC-221915858, có một ngôi sao loại A nóng (nhiệt độ bề mặt 9200 °C, so với 5500 °C của Mặt trời) sẽ là ngôi sao nóng nhất được TESS tìm thấy để chứa một hành tinh.

Một ứng cử viên khác là TOI-709, bao gồm một “ngôi sao lùn nóng” nhỏ gọn, tiến hóa đã bắt đầu mất khối lượng sau giai đoạn khổng lồ đỏ và đang trên đường biến đổi thành sao lùn trắng. Một quá cảnh không xác định khác và một ngôi sao đồng hành có thể làm đục nước.

Hawthorn nói: “Đó thực sự là một điều kỳ lạ. “Thực ra nó khó có thể là một hành tinh, nhưng chúng tôi chọn giữ nó trong mẫu vì nó rất thú vị và khác thường. Theo quan điểm của chúng tôi khi xem xét dữ liệu, nó đã vượt qua tất cả các bài kiểm tra hiệu đính của chúng tôi. Nhưng có điều gì đó thực sự kỳ lạ đang diễn ra ở đó.”

Tương tự với hệ mặt trời

Nếu các nhà thiên văn học hy vọng tìm thấy nhiều hành tinh giống như các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta chứ không chỉ những hành tinh có quỹ đạo gần các ngôi sao của chúng, thì việc áp dụng các kỹ thuật độc đáo hơn là điều quan trọng.

Dragomir nói: “Mọi người đều đã quen” với việc chờ đợi ít nhất ba lần chuyển tuyến. “Có lẽ, với tư cách là một cộng đồng, chúng ta nên cởi mở hơn với những đặc tính nào thực sự cần thiết – hoặc không – để một ngoại hành tinh mới được tuyên bố như vậy.”

Nếu các khám phá bắt đầu gia tăng khi các thuật toán tiên tiến chọn ra nhiều hành tinh có chu kỳ dài hơn ẩn trong dữ liệu thì các nhà thiên văn học sẽ có thể thực hiện các phân tích thống kê để hiểu rõ hơn về cấu trúc hệ thống hành tinh phổ biến như hệ mặt trời của chúng ta.

Dragomir nói: “Tôi muốn biết mức độ phổ biến của chúng so với các hành tinh ở gần hơn”. “Để thực hiện đánh giá này, chúng tôi cần một mẫu lớn các hành tinh có chu kỳ dài hơn mà chúng tôi có thể có được.”

Phát hiện này được báo cáo trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý