Вчені з Університету Нью-Мексико (UNM) і Массачусетського технологічного інституту (MIT) виявили та підтвердили дві найдовші екзопланети, знайдені TESS на сьогодні. Ці довгоперіодичні великі екзопланети обертаються навколо карликової зірки K і належать до класу планет, відомих як теплі Юпітери, які мають орбітальний період 10–200 днів і щонайменше в шість разів більше радіуса Землі. Це нещодавнє відкриття відкриває захоплюючі дослідницькі можливості для майбутнього пошуку довгоперіодичних планет, схожих на планети нашої Сонячної системи.
Дослідження під назвою «TOI-4600 b і c: Дві довгоперіодичні планети-гіганти, що обертаються навколо раннього К-карлика» буде опубліковано в майбутньому випуску The Astrophysical Journal Letters. Екзопланети, TOI-4600 b і c, були виявлені за допомогою фотометричних даних із супутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) і супроводжувалися спостереженнями за допомогою наземних телескопів, оскільки вони забезпечують кращу роздільну здатність.
Стратегія спостережень, прийнята NASA TESS, яка ділить кожну півкулю на 13 секторів, які досліджуються протягом приблизно 28 днів, забезпечує найповніший пошук транзитних планет по всьому небу. Цей підхід уже довів свою здатність виявляти як великі, так і малі планети навколо різних типів зірок. У випадку TOI-4600 ця зірка є карликовою зіркою K, також відомою як помаранчевий карлик, тобто зірки трохи менші та холодніші за Сонце.
Екзопланети повинні пройти через свої головні зірки принаймні двічі в межах спостережень TESS, щоб бути виявлені з правильним періодом конвеєром Центру наукової обробки операцій (SPOC) і конвеєром швидкого огляду (QLP), які шукають 2-хвилинні та 30- хвилинний каденс даних TESS відповідно. Оскільки 74% загального покриття неба TESS спостерігається лише протягом 28 днів, більшість виявлених екзопланет TESS мають періоди менше 40 днів. Таким чином, періоди TOI-4600 b 82,69 дня, або майже 3 місяці, і TOI–4600 c 482,82 дня, або 16 місяців, роблять їхні відкриття ще більш цінними.
Ісмаель Мірелес з Університету Нью-Мексико, провідний автор статті, разом із колегами, зокрема Діаною Драгомір, доцентом кафедри фізики та астрономії Університету Нью-Мексико, а також співробітниками з Массачусетського технологічного інституту та Бернського університету, проаналізували дані в порядку. виміряти періоди та розміри цих планет.
Після початкового виявлення транзитів Мірелес і команда повинні були підтвердити, що це справжні планети, і визначити, від якого сигналу надходить зірка. Інструменти діагностики з TESS показали, що сигнали, що надходять від цільової ділянки, справді відповідають дійсності.
За допомогою Підгрупи 1 (SG1) TESS-Follow-up Observing Program (TFOP), глобальної мережі професійних астрономів і астрономів-аматорів, які мають доступ до малих і великих телескопів, вони спостерігали за транзитом, таким чином підтверджуючи дослідникам, що ця планета справді в ціль. Іншим фактором, який Мірелес і його команда мали врахувати, були маси та розміри планет. Щоб досягти цього, вони замінили вимірювання швидкості, щоб спостерігати, наскільки головна зірка коливається, оскільки головна зірка буде тягнути планету.
«Коли ми проводили вимірювання, ми бачили дуже незначний рух цільової зірки. Тож коли ви починаєте, ви можете нести відповідальність за те, що ми бачимо. Ці дві речі разом майже виключають це. На той момент ми були впевнені, що у нас було дві планети”, – заявив Мірелес.
Дослідники виявили, що ці дві планети та внутрішня планета TOI-4600 b мають 82,69 дня з радіусом, який майже в сім разів перевищує радіус Землі. Він знаходиться між розмірами Нептуна і Сатурна. Ця планета, TOI-4600 b, має орієнтовну температуру близько 170 градусів за Фаренгейтом, що є гарячою, але холоднішою, ніж більшість планет, знайдених астрономами.
Друга знайдена планета, TOI-4600 c, приблизно в дев’ять з половиною разів перевищує радіус Землі, тобто вона приблизно дорівнює розміру Сатурна. Спочатку він пройшов лише один раз, коли TESS спостерігав зірку вперше, а потім пройшов другий раз майже через три роки.
«Якщо у вас є два транзити, ви маєте уявлення про те, якими можуть бути періоди. Це можуть бути 965 днів, які їх розділяють, половина з цього, третина, чверть тощо. Коротші періоди можна виключити, оскільки TESS спостерігав зірка протягом тривалого часу, тому вона залишила лише два періоди: 965 днів або половину цього”, – пояснив Мірелес.
Дослідники використали модель, розроблену співавтором Х’ю Осборном з Бернського університету, щоб порівняти можливі орбітальні періоди та визначити, який з них є найбільш імовірним, і виявили, що половина з 965, або 482,82 дня, якщо бути точним, є більш імовірною. Період TOI-4600 c 482,82 дня робить її найдовшою планетою, знайденою TESS на сьогодні, а з температурою близько -110 градусів за Фаренгейтом це одна з найхолодніших планет, знайдених TESS.
Кетрін Гессе, керівник відділу TOI та перевірки Массачусетського технологічного інституту, співпрацювала з Mireles та командою в аналізі даних TESS. Гессе допоміг обробити й проаналізувати велику кількість даних і розмістив систему в контексті інших багатопланетних систем, які були знайдені місіями, зокрема TESS. Порівняння системи TOI-4600 з іншими виявленими системами екзопланет допомагає досліджувати такі особливості, як час формування та процеси, і допомогло дослідникам почати розміщувати цю систему в ширшому контексті систем екзопланет.
«Головне — спробувати дізнатися більше про формування планет, тому що, виходячи з того, що ми знаємо про знайдені нами екзопланети, наразі нічого не схоже на Сонячну систему. Цікаво те, що ми хочемо дізнатися про формування цих планет. Зараз у нас понад 5000 екзопланет, але жодна з цих систем насправді не схожа на Сонячну систему. Тому ми хочемо з’ясувати, як ці різні типи систем утворилися та мігрували», – сказав Мірелес.
Мірелес і дослідники зацікавлені в цих знахідках через відкриття двох довгоперіодичних планет-гігантів, які є конфігурацією, яку астрономи не часто бачать, навіть незважаючи на те, що знайдена сонячна система мала чотири гігантські довгоперіодичні планети або одну довгоперіодичну.
Це спонукає до подальших дослідницьких дискусій і запитань, як зазначає Мірелс: «Ми хочемо з’ясувати, як вони утворюються? Чи існують інші планети в цій системі? Чи говорить це нам щось про те, як ці гігантські планети впливають на менші планети, які можуть бути там або можливо, їх там немає і чому їх там немає? Є ще речі, які ми хочемо з’ясувати, і які розкажуть нам багато про формування планети».
На завершення Mireles закликає громадських вчених і любителів астрономії взяти участь і залучитися до цього наукового відкриття. У понеділок, 16 жовтня, з’явиться ще одна можлива транзитна можливість для тих, хто зацікавлений і хоче спостерігати за цим, щоб додатково підтвердити, що період зовнішньої планети справді становить 482 дні. Люди з навіть меншими телескопами можуть брати участь, якщо у них є потрібні інструменти.
«Безумовно, є люди, які є громадськими вченими або астрономами-любителями, які мають власні телескопи та допомагають нам у всіх цих спостереженнях. Є група людей, які мають доступ до телескопів, які фактично підтверджують, що транзитна подія відбувається на зірці, яка нас цікавить“, – сказав Мірелес.
«Люди, які або на пенсії, або мають іншу роботу, але також є астрономами-любителями, надають дуже корисні дані, щоб допомогти перевірити ці планети. Результати, які вони дають, мають професійну якість. Зусилля цих відданих громадян вчених є критично важливий для процесу підтвердження цих планет”, – заявив Драгомир, доцент кафедри фізики та астрономії УНМ.
