Tom Jacobs din Bellevue, Washington, iubește vânătoarea de comori. Din 2010, fostul ofițer de navă americană a participat la proiecte de voluntariat online care permit oricărei persoane interesate – „cetățeni de știință” – să caute prin datele telescopului NASA semne ale exoplanetelor, planetelor dincolo de sistemul nostru solar.
Acum, Jacobs a ajutat la descoperirea unei planete gazoase gigantice la aproximativ 379 de ani-lumină de Pământ, orbitând în jurul unei stele cu aceeași masă ca Soarele. Planeta de mărimea lui Jupiter este specială pentru astronomi, deoarece anul său de 261 de zile este lung în comparație cu mulți giganți gazosi cunoscuți din afara sistemului nostru solar. Rezultatul sugerează, de asemenea, că planeta este puțin mai departe de stea sa decât este Venus de Soare. Descoperirea a fost publicată în Astronomical Journal și prezentată la un eveniment de presă virtual al Societății Americane de Astronomie pe 13 ianuarie.
Descoperirea acestei planete și stabilirea dimensiunii și masei acesteia a necesitat o colaborare largă între astronomi profesioniști și oameni de știință cetățeni precum Jacobs. Pentru a urmări planeta, ei s-au angajat într-un „efort global de unire, pentru că toți trebuie să o urmărim împreună pentru a ține ochii pe această planetă anume”, a spus Paul Dalba, astronom la Universitatea din California, Riverside și autorul principal al lucrării. studiu.
Descoperirea și publicarea TOI-2180 b a fost un efort mare de grup care demonstrează că astronomii profesioniști și oamenii de știință experimentați pot lucra împreună cu succes, a spus Jacobs. Este o sinergie la maxim.
Cum s-a întâmplat descoperirea
Semnătura pentru noua planetă descoperită s-a ascuns în datele de la NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, sau TESS. Folosind datele TESS, oamenii de știință caută modificări ale luminozității stelelor din apropiere, care ar putea indica prezența planetelor în orbită.
Jacobs face parte dintr-un grup de oameni de știință cetățeni care se uită la diagrame de date TESS, care arată schimbarea luminozității unei stele în timp, în căutarea de noi planete. În timp ce astronomii profesioniști folosesc algoritmi pentru a scana automat zeci de mii de puncte de date din stele, acești oameni de știință cetățeni folosesc un program numit LcTools, creat de Alan R. Schmitt, pentru a inspecta datele telescopului cu ochiul. De aceea, grupul lui Jacobs, care include mai mulți oameni de știință cetățeni și doi astronomi veterani, se numește Visual Survey Group. Mulți dintre ei s-au întâlnit în timp ce lucrau la Planet Hunters, un proiect de știință cetățenească finanțat de NASA prin Zooniverse, care s-a concentrat pe datele de la sonda spațială Kepler a NASA.
La 1 februarie 2020, Jacobs s-a întâmplat să observe un complot care arăta lumina stelară de la TOI-2180 slabă cu mai puțin de jumătate de procent și apoi a revenit la nivelul său anterior de luminozitate pe o perioadă de 24 de ore, ceea ce poate fi explicat de o planetă în orbită care este spus „tranzit” pe măsură ce trece prin fața stelei din punctul nostru de vedere. Măsurând cantitatea de lumină care se estompează pe măsură ce trece planeta, oamenii de știință pot estima cât de mare este planeta și, în combinație cu alte măsurători, densitatea acesteia. Dar un tranzit poate fi văzut doar dacă o stea și planeta sa se aliniază cu telescoapele care le caută.
Un grafic care arată lumina stelelor de-a lungul timpului se numește „curbă de lumină”. Visual Survey Group a alertat doi colaboratori profesioniști de știință – Paul Dalba de la Universitatea din California, Riverside și Diana Dragomir, profesor asistent la Universitatea din New Mexico, că această curbă de lumină este potențial interesantă. Și da, dacă vă întrebați dacă Diana este româncă, aflați că așa este!
Cu această nouă descoperire, depășim și limitele tipurilor de planete pe care le putem extrage din observațiile TESS, a spus Dragomir. TESS nu a fost conceput special pentru a găsi astfel de exoplanete pe orbită lungă, dar echipa noastră, cu ajutorul oamenilor de știință cetățeni, scoate totuși aceste pietre rare.
Algoritmii computerizati utilizați de astronomii profesioniști sunt proiectați pentru a căuta planete prin identificarea mai multor evenimente de tranzit dintr-o singură stea. De aceea, inspecția vizuală a cetățenilor de știință este atât de utilă atunci când există un singur tranzit disponibil. Deoarece aceasta este singura instanță în care stelei TOI-2180 b se diminuează în acest set de date, se numește „eveniment de tranzit unic”.
Efortul manual pe care l-au depus este cu adevărat important și impresionant, pentru că este de fapt greu să scrieți un cod care să treacă prin un milion de curbe de lumină și să identifice în mod fiabil evenimentele individuale de tranzit, a spus Dalba. Acesta este un domeniu în care oamenii încă bat codul.
Cu 27 de ore de observații repartizate pe mai mult de 500 de zile, Dalba și colegii au observat tracțiunea gravitațională a planetei asupra stelei, ceea ce le-a permis să calculeze masa planetei și să estimeze o serie de posibilități pentru orbita acesteia. Totuși, au vrut să observe tranzitul planetei când s-a întors pentru a confirma orbita. Din păcate, găsirea unui al doilea eveniment de tranzit va fi dificilă, deoarece exista atât de multă incertitudine cu privire la momentul în care planeta va traversa din nou fața stelei sale.
Dalba a continuat și a organizat o campanie de observare, incluzând atât astronomi profesioniști, cât și oameni de știință cetățeni, folosind telescoape în 14 locuri de pe trei continente în august 2020. Pentru a sprijini campania, Dalba a petrecut cinci nopți în Parcul Național Joshua Tree din California și a căutat tranzitul cu două telescoape portabile de amatori. Efortul de colaborare a produs 55 de seturi de date pe parcursul a 11 zile.
În cele din urmă, niciunul dintre aceste telescoape nu a detectat planeta cu încredere. Totuși, lipsa unei detectări clare în această perioadă de timp a stabilit o limită asupra cât de lungă ar putea fi orbita, indicând o perioadă de aproximativ 261 de zile. Folosind această estimare, ei prezic că TESS va vedea planeta tranzitând din nou steaua sa în februarie 2022.
Despre planetă
TOI-2180 b este de aproape trei ori mai masiv decât Jupiter, dar are același diametru, ceea ce înseamnă că este mai dens decât Jupiter. Acest lucru i-a făcut pe oamenii de știință să se întrebe dacă s-a format într-un mod diferit decât Jupiter.
Un alt indiciu despre formarea planetei ar putea fi ceea ce se află în interiorul ei. Prin modele computerizate, ei au stabilit că noua planetă poate avea până la 105 mase Pământului de elemente mai grele decât hidrogenul și heliul. „Este mult”, spune Dalba. „Este mai mult decât bănuim că este în interiorul lui Jupiter.”
Astronomii au încă multe de învățat despre gama de planete care se află acolo. Au fost confirmate aproximativ 4.800 de exoplanete, dar se crede că există miliarde de planete în galaxia noastră. Noua descoperire indică faptul că, printre planetele gigantice, unele au mult mai multe elemente grele decât altele.
În sistemul nostru solar, Jupiter gigantic orbitează Soarele la fiecare 12 ani; pentru Saturn, un „an” înseamnă 29 de ani. Nu avem planete gigantice precum TOI-2180 b între Pământ și Soare. Dar în afara sistemului solar, astronomii au găsit zeci de exoplanete care sunt chiar mai mari decât Jupiter și orbitează mult mai aproape de stelele lor, chiar mai aproape decât orbita lui Mercur.
Cu o temperatură medie de aproximativ 170 de grade Fahrenheit, TOI-2180 b este mai cald decât temperatura camerei de pe Pământ și mai cald decât planetele exterioare ale sistemului nostru solar, inclusiv Jupiter și Saturn. Dar, în comparație cu gama de exoplanete gigantice în tranzit pe care astronomii le-au găsit orbitând în jurul altor stele, TOI-2180 b este anormal de rece.
Este o piatră drăguță între cele mai multe exoplanete gigantice pe care le-am găsit, apoi Jupiter și Saturn foarte reci, a spus Dalba.
Ce urmează?
Când TESS observă din nou steaua în februarie, Dalba și oamenii de știință cetățeni sunt nerăbdători să obțină datele și să se scufunde înapoi. Dacă vor găsi semnătura planetei, care confirmă perioada de 261 de zile, asta ar da mai mult sens datelor din datele lor globale. campanie pentru a-l găsi în 2020.
Telescopul spațial James Webb de la NASA, care a fost lansat pe 25 decembrie, ar putea observa această planetă și atmosfera ei. Dar există un alt motiv pentru care Dalba este încântat de capacitățile lui Webb. Având în vedere că în propriul nostru sistem solar, Jupiter are inele și luni, Webb ar putea fi folosit pentru a căuta prezența unor obiecte mici care orbitează TOI-2180 b.
Până acum, în afara sistemului nostru solar nu au fost găsite inele sau luni cu certitudine, dar un motiv ar putea fi faptul că multe exoplanete se găsesc foarte aproape de steaua lor, a cărei gravitație ar putea îndepărta astfel de obiecte. TOI-2180 b, situat la o distanță mai mare de steaua gazdă, ar putea prezenta o oportunitate interesantă pentru o astfel de căutare. „Cred că acesta este un sistem distractiv pentru asta mai târziu în viitor”, a spus Dalba.
Când nu își urmărește hobby-ul de vânătoare de planete, Jacobs, un cetățean de știință, lucrează cu organizații nonprofit care ajută persoanele cu dizabilități să găsească un loc de muncă în comunitățile lor.
Membrii Visual Survey Group „dedică multe ore în fiecare zi studiind datele din pură bucurie și interes pentru dezvoltarea științei”, a spus Jacobs. Colectiv, echipa a fost co-autor a peste 68 de lucrări științifice revizuite de colegi, inclusiv descoperirea „exocometelor” în tranzit sau a cometelor în afara sistemului solar care traversează fața unei stele.
Ne place să contribuim la știință, a spus Jacobs. Și îmi place acest tip de topografie, știind că cineva se află pe un nou teritoriu nedescoperit, nemaivăzut de niciun om înainte.
Sursa: space.com