Zespół odkrył planetę podobną do Neptuna w ekosferze układu podwójnego gwiazd, co podkreśla znaczącą rolę naukowców-obywateli w wykrywaniu egzoplanet o długich orbitach i przyczynia się do zrozumienia wielogwiazdowych układów planetarnych. Artystyczna interpretacja TOI 4633 c, egzoplanety podobnej do Neptuna, znalezionej krążącej wokół ekosfery gwiazdy podobnej do Słońca. Układ zawiera drugą gwiazdę (po prawej) i może zawierać także inną egzoplanetę (po lewej). Źródło: Ed Bell dla Fundacji Simonsa
Nowo odkryta planeta, zidentyfikowana przez ochotniczych łowców planet i potwierdzona przez naukowców z Instytutu Flatiron i ich współpracowników, ma wyjątkowo długą orbitę. Odkrycie to dostarcza cennych informacji na temat powstawania i stabilności planet w układach wielogwiazdowych.
Astronomowie i naukowcy-obywatele zidentyfikowali planetę w ekosferze unikalnego układu gwiazd, który składa się z dwóch gwiazd i prawdopodobnie dodatkowej egzoplaneta.
Łowcy planet zauważyli Neptun-podobna planeta, gdy przechodziła przed swoją gwiazdą macierzystą, chwilowo przyciemniając światło gwiazdy w sposób podobny do zaćmienia słońca na Ziemi. Ta „metoda tranzytu” zwykle identyfikuje planety o wąskich orbitach, ponieważ z większym prawdopodobieństwem podążają one ścieżkami prowadzącymi między Ziemią a gwiazdą macierzystą, a podążając takimi ścieżkami, częściej przemieszczają się do pozycji blokujących światło. Właśnie dlatego tę nowo odkrytą planetę uważa się za niezwykle odległą, gdyż dotarcie do gwiazdy zajmuje jej 272 dni. Co więcej, gwiazda jest obecnie zdecydowanie najjaśniejszą znaną gwiazdą, w której znajduje się tranzytująca planeta w ekosferze, w której może występować woda w stanie ciekłym.
Dalsze obserwacje systemu ujawniły jeszcze więcej osobliwości. Gwiazdę okrąża także wciąż niepotwierdzona druga planeta z 34-dniowym orbitą oraz, co być może najciekawsze, inna gwiazda. Unikalny system zapewnia cenne dane dla naukowców próbujących zrozumieć, w jaki sposób planety powstają i pozostają na stabilnych orbitach w układach wielogwiazdowych. Naukowcy zaprezentowali swoje odkrycia 30 kwietnia w The Dziennik astrofizyczny.
Animacja pokazująca, jak mógłby wyglądać widok z powierzchni nowo odkrytej planety podobnej do Neptuna. Źródło: Ed Bell dla Fundacji Simonsa
„Odnajdywanie planet w układach wielogwiazdowych ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób można tworzyć różne planety z tego samego materiału” – mówi główna autorka badania Nora Eisner, pracownik naukowy w Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Flatiron Institute w Nowym Jorku.
Układy gwiazd i planet powstają, gdy obłoki gazu i pyłu zaczynają się zbijać. Kiedy gwiazda tworzy się obok innej gwiazdy, para może utworzyć układ podwójny. Ponieważ szacuje się, że ryzyko powstania planet w układach podwójnych jest o połowę mniejsze w porównaniu z układami pojedynczymi, Eisner mówi: „To całkiem ekscytujące, że znaleźliśmy tę”.
Wkład obywatelski w naukę
Nowo odkryta planeta – formalnie nazwana TOI 4633 c, ale naukowcy nazwana przez naukowców Percival (od postaci z serii książek o Harrym Potterze) – została po raz pierwszy zidentyfikowana przez naukowców-obywateli przeglądających dane zebrane przez NASASatelita do badania tranzytowych egzoplanet (TESS). Program Planet Hunters TESS umożliwia każdemu posiadaczowi komputera podłączonego do Internetu wyszukiwanie nieodkrytych planet w danych TESS.
„Za każdym razem, gdy zauważam możliwy tranzyt, czuję, że moje serce bije szybciej, a moje podekscytowanie znacznie wzrasta” – mówi Simon Bentzen, duński naukowiec obywatelski, który jest wolontariuszem w Planet Hunters TESS od 2018 r. „Jestem bardzo szczęśliwy, że pomogłem znajdź nowy system. Mam nadzieję, że nowe planety pomogą w zrozumieniu powstawania planet i pomogą odpowiedzieć na inne interesujące pytania planetarne.”
Infografika ilustrująca nowe odkrycia dotyczące układu składającego się z wielu gwiazd i planet. Źródło: Fundacja Lucy Reading-Ikkanda/Simons
Naukowcy-obywatele pomagają astronomom sortować ogromne zbiory danych, które są o wiele za duże, aby badacze mogli je analizować samodzielnie. Do chwili obecnej w ramach projektu ponad 43 000 wolontariuszy z 90 krajów pomogło w skatalogowaniu około 25 milionów obiektów. Naukowcy-obywatele są szczególnie nieocenieni w znajdowaniu egzoplanet o długich orbitach, ponieważ komputerom trudno jest zidentyfikować te obiekty.
„Ludzki mózg ma naprawdę niesamowitą zdolność rozpoznawania wzorców i filtrowania szumów” – mówi Eisner, który jest głównym badaczem Planet Hunters TESS. „Podczas gdy nasze algorytmy mają trudności z identyfikacją planet o dłuższym okresie, naukowcom obywatelskim nie”.
Zaawansowane obserwacje i perspektywy na przyszłość
Po tym, jak 15 naukowców-obywateli wskazało możliwą planetę, Eisner i jej zespół postanowili przyjrzeć się bliżej. Dalsze badania prędkości radialnej gwiazdy, które miały na celu poszukiwanie drobnych wahań w ruchu gwiazdy, które ujawniają przyciąganie grawitacyjne pobliskich towarzyszy, wykazały potencjalną drugą planetę blisko gwiazdy.
Dalsze zdjęcia i dane archiwalne ujawniły, że to, co naukowcy początkowo uważali za pojedynczą gwiazdę, w rzeczywistości było dwiema. Dwie współkrążące gwiazdy znajdują się obecnie zbyt blisko siebie, aby można je było rozróżnić indywidualnie z naszego punktu obserwacyjnego na Ziemi. Jednak archiwalne obserwacje gwiazdy zebrane na przestrzeni ostatnich 119 lat wykazały, że układ rzeczywiście jest parą gwiazd podwójnych.
Nowa egzoplaneta ma drugą co do długości orbitę ze wszystkich planet odkrytych za pomocą danych TESS i jest jedną z zaledwie pięciu, których orbity trwają dłużej niż 100 dni. „Ta planeta jest niezwykła pod wieloma względami” – mówi Eisner. „Jest niezwykły na swojej orbicie, niezwykły, ponieważ znajduje się w strefie zamieszkiwalnej i niezwykły, ponieważ krąży wokół jasnej gwiazdy”.
Chociaż naukowcy uważają, że planeta znajduje się w strefie zamieszkiwalnej, nie polecaliby jej jako miejsca docelowego na następne międzygwiezdne wakacje. TOI 4633 c nie ma stałej powierzchni, a atmosfera jest prawdopodobnie gęsta od pary wodnej, wodoru i metanu. Jednak poprzednie badania wykazały, że planety długookresowe częściej mają satelity lub księżyce, które mogą zapewniać stałe powierzchnie do zasiedlenia życia.
„Gdyby ta planeta miała księżyc, prawdopodobnie miałby on stałą powierzchnię, która mogłaby być doskonałym miejscem do poszukiwania wody” – mówi Eisner. W przyszłości egzoplaneta może być celem kampanii wykrywania egzoksiężyców, biorąc pod uwagę jasność systemu i długą orbitę planety, a oba czynniki są pomocne w wykrywaniu egzoksiężyców.
Chociaż naukowcy chcą dowiedzieć się więcej o tym układzie, upłynie co najmniej 30 lat, zanim obie gwiazdy znajdą się na tyle daleko od siebie, że będą w stanie określić dokładny układ układu gwiazdowego. Potwierdzenie, czy planety krążą wokół tej samej gwiazdy, czy różnych, może pomóc w lepszym zrozumieniu tego, jak długo takie układy mogą pozostawać stabilne. Może także pomóc naukowcom w formułowaniu lepszych prognoz dotyczących znajdowania nowych egzoplanet. Rzeczywiście, prawie połowa wszystkich gwiazd podobnych do Słońca zajmuje układy wielogwiazdowe.
„Gdybyśmy mogli określić, gdzie krążą planety, byłby to naprawdę krok w kierunku lepszego zrozumienia powstawania egzoplanet” – mówi Eisner. „Może to również pomóc nam pewnego dnia przyjrzeć się gwieździe i jej właściwościom oraz wyciągnąć pewne wnioski na temat tego, jakie planety potencjalnie krążą w tym układzie”.
Odniesienie: „Łowcy planet TESS. V. Układ planetarny wokół gwiazdy podwójnej, w tym mini-Neptun w strefie zamieszkiwalnej” Nora L. Eisner, Samuel K. Grunblatt, Oscar Barragán, Thea H. Faridani, Chris Lintott, Suzanne Aigrain, Cole Johnston, Ian R Mason, Keivan G. Stassun, Megan Bedell, Andrew W. Boyle, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Guillaume Hebrard, David W. Hogg, Steve B. Howell, Baptiste Klein, Joe Llama, Joshua N. Winn, Lily L. Zhao, Joseph M. Akana Murphy, Corey Beard, Casey L. Brinkman, Ashley Chontos, Pia Cortes-Zuleta, Xavier Delfosse, Steven Giacalone, Emily A. Gilbert, Neda Heidari, Rae Holcomb, Jon M. Jenkins, Flavien Kiefer, Jack Lubin, Eder Martioli, Alex S. Polański, Nicholas Saunders, Sara Seager, Avi Shporer, Dakotah Tyler, Judah Van Zandt, Safaa Alhassan, Daval J. Amratlal, Lais I. Antonel, Simon LS Bentzen, Milton K. D Bosch, David Bundy, Itayi Chitsiga, Jérôme F. Delaunay, Xavier Doisy, Richard Ferstenou, Mark Fynø, James M. Geary, Gerry Haynaly, Pete Hermes, Marc Huten, Sam Lee, Paul Metcalfe, Garry J. Pennell, Joanna Puszkarska, Thomas Schäfer, Lisa Stiller, Christopher Tanner, Allan Tarr i Andrew Wilkinson, 30 kwietnia 2024 r., Dziennik astronomiczny.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad1d5c
Eisner zachęca osoby zainteresowane wolontariatem w Planet Hunters TESS sprawdź stronę internetową projektu.
