TESS ค้นหาดาวเคราะห์ที่โคจรรอบสองดาว

Send

นักวิจัยที่ทำงานกับข้อมูลจาก TESS ของนาซ่า (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ได้พบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบสองดาว ในขั้นต้นระบบดังกล่าวถูกระบุโดยนักวิทยาศาสตร์พลเมืองว่าเป็นคู่ของดาวฤกษ์ eclipsing ที่ไม่มีดาวเคราะห์ แต่นักศึกษาฝึกงานดูข้อมูลอย่างละเอียดมากขึ้นว่าพบว่าข้อมูลนั้นผิดพลาด

ชื่อของฝึกงานคือ Wolf Cukier และเขาเคยฝึกงานในช่วงฤดูร้อนที่ Goddard Space Flight Center ขององค์การนาซ่าซึ่งเป็นหน่วยงานที่จัดการ TESS นักวิทยาศาสตร์พลเมือง Zooniverse ในโปรแกรม Planet Hunters TESS บันทึกการเปลี่ยนแปลงของความสว่างของดาวในข้อมูล TESS และอัปโหลด Cukier ตรวจสอบการอัพโหลดเหล่านั้นอย่างใกล้ชิดเมื่อเขาเจอข้อมูลจาก TOI 1338 ซึ่งเป็นระบบดาวคู่ห่างออกไปประมาณ 1300 ปีแสงในกลุ่มดาวพิคเตอร์

“ ฉันกำลังตรวจสอบข้อมูลสำหรับทุกสิ่งที่อาสาสมัครทำเครื่องหมายเป็นไบนารี eclipsing ซึ่งเป็นระบบที่ดาวสองดวงโคจรรอบกันและกันและจากมุมมองของเราทำให้เกิดคราสซึ่งกันและกันในวงโคจรทุกวง” Cukier กล่าว “ ประมาณสามวันในการฝึกงานของฉันฉันเห็นสัญญาณจากระบบที่เรียกว่า TOI 1338 ในตอนแรกฉันคิดว่ามันเป็นอุปราคาตัวเอก แต่ช่วงเวลาไม่ถูกต้อง มันกลายเป็นดาวเคราะห์”

ดาวเคราะห์วงโคจรเป็นดาวเคราะห์ที่โคจรรอบสองดาวและนี่เป็นครั้งแรกของ TESS มี circumbinaries ยืนยันมากกว่า 20 รายและกำมือหนึ่งที่ไม่ยืนยันหรือน่าสงสัย การค้นพบนี้ถูกนำเสนอในการอภิปรายในการประชุมประจำปีของ American Astronomical Society Cukier และนักวิจัยอื่น ๆ ส่งข้อค้นพบของพวกเขาในกระดาษไปยังวารสารวิทยาศาสตร์

โลกนี้มีชื่อว่า TOI 1338 b และเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่เรารู้จักในระบบ มีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณ 6.9 เท่าซึ่งอยู่ระหว่างเนปจูนและดาวเสาร์เพื่อทำการเปรียบเทียบ หนึ่งในดาวฤกษ์ที่โคจรรอบนั้นมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 10% ในขณะที่ดาวฤกษ์อื่น ๆ เย็นกว่าและมืดลงและมีเพียงหนึ่งในสามของมวลดวงอาทิตย์ เนื่องจาก TOI 1338 b เกือบจะอยู่บนระนาบเดียวกับดาวฤกษ์มันจึงเกิดสุริยุปราคาทุก ๆ 15 วัน

TESS ทำงานโดยตรวจจับดาวเคราะห์ที่ผ่านระหว่างเราและดวงดาวของพวกมัน ทุกครั้งที่เกิดเหตุการณ์นี้เรียกว่าการเปลี่ยนเครื่อง กล้องที่มีความละเอียดอ่อนสามารถตรวจจับหยดแสงเล็ก ๆ เหล่านี้จากดาวฤกษ์ TESS อยู่ในภารกิจสองปีในการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบโดยศึกษาภาคท้องฟ้าเดียวกันเป็นเวลา 27 วันในแต่ละครั้ง โดยมุ่งเน้นที่จะค้นหาโลกที่คล้ายโลกรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียงซึ่งง่ายกว่าสำหรับการสังเกตการณ์และกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ

แต่ดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ที่ตรวจพบโดย TESS และนักล่าดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ กำลังโคจรรอบดาวดวงเดียว Circumbinaries เช่น TOI 1338 b นั้นยากที่จะตรวจจับ ดาวทั้งสองในระบบกำลังโคจรด้วยเช่นกันทำให้มันยากที่จะแยกส่วนการผ่านและการตกกระทบในแสง ในกรณีนี้ดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าจะผ่านด้านหน้าของดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าทำให้เกิดแสงดาวหยดเดียวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์

“ นี่คือสัญญาณประเภทที่อัลกอริธึมต่อสู้”
Vaselin Kostov, ผู้แต่งหัวหน้าสถาบัน SETI และ Goddard Space Flight Center

การผ่านหน้าของ TOI 1338 b เกิดขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างทุก 93 และ 95 วันทำให้ไม่เป็นระยะ และความลึกและระยะเวลาของการผ่านหน้าก็แปรเปลี่ยนเช่นกันเนื่องจากการเคลื่อนที่ของดาวทั้งสอง การรวมความยากลำบากเข้าด้วยกันคือความจริงที่ว่า TESS สามารถมองเห็นการผ่านหน้าของดาวเคราะห์ที่อยู่ด้านหน้าดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าเท่านั้น

Veselin Kostov นักวิทยาศาสตร์การวิจัยจาก SETI Institute และ Goddard กล่าวว่านี่เป็นสัญญาณประเภทหนึ่งที่อัลกอริธึมต้องเผชิญกับปัญหาอย่างแท้จริง “ ดวงตาของมนุษย์ดีมากในการค้นหารูปแบบข้อมูลโดยเฉพาะอย่างยิ่งรูปแบบที่ไม่ใช่ระยะเช่นที่เราเห็นในการผ่านหน้าจากระบบเหล่านี้”

Cukier พิจารณาข้อมูลการขนส่งและไม่แน่ใจในตอนแรก การตรวจแต่ละครั้งต้องได้รับการตรวจสอบเป็นรายบุคคลเพราะทั้งการผ่านหน้าของดาวเคราะห์และการผ่านหน้าของดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าด้านหน้าที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นสร้างจุดที่คล้ายกันในแสงดาว เริ่มแรกดูเหมือนว่าดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าจะทำให้เกิดการจุ่ม แต่ช่วงเวลาของมันไม่ตรงกับคราส ทีมใช้แพคเกจซอฟต์แวร์ชื่อ "อีลีเนอร์" ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามตัวเอกใน "ติดต่อ" ของ Carl Sagan เพื่อช่วยให้พวกเขาเข้าใจสิ่งที่พวกเขาเห็น

“ ตลอดทั้งภาพ TESS กำลังเฝ้าดูดวงดาวนับล้านดวง” Adina Feinstein ผู้ร่วมเขียนนักศึกษาบัณฑิตของมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว “ นั่นเป็นสาเหตุที่ทีมของเราสร้างเอลีนอร์ เป็นวิธีที่เข้าถึงได้ง่ายในการดาวน์โหลดวิเคราะห์และแสดงข้อมูลการขนส่ง เราออกแบบมันโดยคำนึงถึงดาวเคราะห์ แต่สมาชิกคนอื่น ๆ ในชุมชนใช้มันเพื่อศึกษาดวงดาวดาวเคราะห์น้อยและกาแลคซี”

TESS ไม่ใช่คนแรกที่ศึกษา TOI 1338 ซึ่งได้รับการศึกษาจากพื้นดินในการสำรวจความเร็วรอบแนวรัศมี ข้อมูลที่เก็บถาวรนั้นช่วยให้ทีมระบุวงโคจรของ TOI 1338 b วงโคจรของดาวเคราะห์จะคงที่ในอีก 10 ล้านปีข้างหน้าแม้ว่าจากมุมมองของเรามันจะหยุดการเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมันในเดือนพฤศจิกายน 2566 จากนั้นประมาณ 2031 เราจะเห็นการผ่านหน้าอีกครั้งขอบคุณมุม ของวงโคจร

แม้ว่าเราจะระบุเพียงบางอย่าง แต่ circumbinaries อาจเป็นเรื่องธรรมดา พวกมันหายากโดยเฉพาะอย่างยิ่งคนตัวเล็ก ๆ ถึงแม้ว่า Circumbinaries มีแนวโน้มที่จะผ่านการขนส่งมากกว่าดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวดวงเดียว

ดาวเคราะห์วงโคจรสามารถมีลักษณะแปลก ๆ บางอย่างเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงเดียว ลักษณะการโคจรของระบบเหล่านี้มีความซับซ้อนและมีพลวัต นักดาราศาสตร์บางคนเรียกพวกเขาว่า“ รุนแรง”

หนึ่งในวงจรการค้นพบในปี 2014 เคปเลอร์ 413-b มีความลาดเอียงตามแนวแกนที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้มากถึง 30% ใน 11 ปี อยู่ใกล้กับขอบด้านในของเขตที่อยู่อาศัยและฤดูกาลของมันอาจผันผวนได้ นักดาราศาสตร์ที่ศึกษาดาวเคราะห์สังเกตว่ามีการโคจรสามครั้งเกิดขึ้นเป็นระยะเวลา 66 วัน จากนั้นไม่มีการผ่านหน้า 800 วันตามด้วยการผ่านหน้าอีกห้าครั้งแยกจากกันโดย 66 วันต่อครั้ง ช่องว่างในการผ่านหน้านั้นนำไปสู่นักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อว่ามี circumbinaries อีกมากมายที่นั่นเราไม่ได้สังเกตในเวลาที่เหมาะสมเพื่อดูการเปลี่ยนผ่าน

ระบบดาวไบนารีเป็นเรื่องปกติและนักดาราศาสตร์คาดว่า TESS จะพบระบบดาวคู่ที่อุปราคากว่าสองแสนดวงในระหว่างการปฏิบัติภารกิจสองปี ยานอวกาศก็น่าจะพบดาวเคราะห์วงโคจรอีกมากมาย สำหรับการอ้างอิงเคปเลอร์พบดาวเคราะห์โคจรรอบ 12 แห่งในระบบดาวคู่ 10 แฉก