Ez az illusztráció egy bolygót ábrázol, amely részben el van rejtve a fogadócsillag és egy közeli kísérőcsillag fényében. Számos kettőscsillag vizsgálata után a csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy a Föld nagyságú bolygóit sok kétcsillagos rendszerben észrevétlen maradhat a tranzitkutatások során, amelyek a csillag fényében bekövetkező változásokat keresik, amikor egy bolygó elhalad előtte. A második csillag fénye megnehezíti a gazdacsillag fényében bekövetkezett változások észlelését, amikor a bolygó elhalad előtte. Köszönetnyilvánítás: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
A csillagpárokat tanulmányozó csillagászok bizonyítékot tártak fel arra vonatkozóan, hogy sokkal több Föld-méretű bolygó létezhet, mint azt korábban gondolták.
Egyes exobolygó-kutatások során előfordulhat, hogy más csillagok körül a Föld méretű bolygók közel fele hiányzik. A nemzetközi Gemini Obszervatóriumot és a Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumban található WIYN 3.5 méteres távcsövet használó csapat új eredményei arra utalnak, hogy Föld méretű világok rejtőzhetnek felfedezetlenül a kettős csillagrendszerekben, elrejtve a szülőcsillagok fényében. Mivel az összes csillag nagyjából fele kettős rendszerben található, ez azt jelenti, hogy a csillagászoknak sok Föld méretű világ hiányzik.
A Föld méretű bolygók sokkal gyakoribbak lehetnek, mint korábban gondolták. A NASA Ames Kutatóközpontjában dolgozó csillagászok a nemzetközi Gemini Obszervatórium, az NSF NOIRLab programjának ikerteleszkópjait használták annak megállapítására, hogy a NASA TESS exobolygóvadász küldetése által azonosított sok bolygót befogadó csillag.[1] valójában csillagpárok – úgynevezett kettőscsillagok –, ahol a bolygók a párban lévő csillagok egyike körül keringenek. E kettőscsillagok vizsgálata után a csapat arra a következtetésre jutott, hogy a Föld méretű bolygóit sok kétcsillagos rendszerben észrevétlen marad az olyan tranzitkeresés, mint a TESS, amely a csillag fényében bekövetkező változásokat keresi, amikor egy bolygó elhalad előtte.[2] A második csillag fénye megnehezíti a gazdacsillag fényében bekövetkezett változások észlelését, amikor a bolygó áthalad.
A csapat azzal kezdte, hogy megpróbálta megállapítani, hogy a TESS-szel azonosított exobolygó-gazdacsillagok némelyike valóban ismeretlen kettőscsillag-e. Az egymáshoz közeli csillagpárok összetéveszthetők egyetlen csillaggal, hacsak nem figyelik meg őket rendkívül nagy felbontásban. Ezért a csapat mindkét Gemini teleszkóphoz fordult, hogy alaposan megvizsgáljon egy mintát az exobolygó-gazdacsillagokból. A foltos képalkotásnak nevezett technikával,[3] a csillagászok elindultak, hogy megnézzék, vajon képesek-e felfedezni a felfedezetlen csillagtársakat.
Az Alopeke és Zorro műszerek használata a Gemini északi és déli távcsövén Chilében és Hawaiiban,[4] a csapat több száz közeli csillagot figyelt meg, amelyeket a TESS potenciális exobolygó-gazdaként azonosított. Felfedezték, hogy ezek közül a csillagok közül 73 valóban kettős csillagrendszer, amelyek egyetlen fénypontként jelentek meg, amíg az Ikrekkel nagyobb felbontásban nem észlelték. "A Gemini Obszervatórium 8.1 méteres teleszkópjaival rendkívül nagy felbontású képeket készítettünk exobolygó-gazdacsillagokról, és nagyon kis távolságon észleltük a csillagtársakat" - mondta Katie Lester, a NASA Ames Kutatóközpontjának munkatársa, a munka vezetője.
Lester csapata további 18 kettőscsillagot is tanulmányozott, amelyeket korábban a TESS exobolygó gazdái között találtak, az NN-EXPLORE Exoplanet és a Stellar Speckle Imager (NESSI) segítségével a WIYN 3.5 méteres teleszkópján a Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumban, amely szintén az NSF NOIRLab programja.
A kettõscsillagok azonosítása után a csapat összehasonlította a kettõs csillagrendszerekben észlelt bolygók méretét az egycsillagú rendszerekéivel. Rájöttek, hogy a TESS űrszonda nagy és kis exobolygókat is talált egyes csillagok körül, de csak nagy bolygókat kettős rendszerekben.
Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a Föld méretű bolygók populációja lappanghat kettős rendszerekben, és észrevétlen maradhat a TESS és sok más bolygóvadász távcső által alkalmazott tranzitmódszer segítségével. Egyes tudósok azt gyanították, hogy a tranzitkutatások során esetleg hiányoznak a bináris rendszerek kis bolygói, de az új tanulmány megfigyelési támogatást nyújt ennek alátámasztására, és megmutatja, hogy milyen méretű exobolygókat érint.[5]
"Megmutattuk, hogy nehezebb Föld méretű bolygókat találni kettős rendszerekben, mert a kis bolygók elvesznek két szülőcsillagjuk fényében" - mondta Lester. „Tranzitjukat a kísérőcsillag fénye „tölti ki” – tette hozzá Steve Howell, a NASA Ames Kutatóközpontjának munkatársa, aki a foltképalkotást vezeti, és részt vett ebben a kutatásban.
„Mivel a csillagok nagyjából 50%-a kettős rendszerben van, előfordulhat, hogy lemaradunk a Földhöz hasonló bolygók felfedezéséről és a tanulmányozás lehetőségéről” – zárta gondolatait Lester.
A hiányzó világok lehetősége azt jelenti, hogy a csillagászoknak különféle megfigyelési technikákat kell alkalmazniuk, mielőtt arra a következtetésre jutnának, hogy egy adott kettős csillagrendszerben nincsenek Földhöz hasonló bolygók. "A csillagászoknak tudniuk kell, hogy egy csillag egy vagy kettős csillag, mielőtt azt állítanák, hogy nem léteznek kis bolygók abban a rendszerben" - magyarázta Lester. „Ha egyetlen, akkor azt lehet mondani, hogy nem léteznek kis bolygók. De ha a gazda egy binárisban van, akkor nem tudhatod, hogy egy kis bolygót rejt-e a kísérőcsillag, vagy egyáltalán nem létezik. Több megfigyelésre lenne szüksége más technikával, hogy ezt kiderítse.”
Tanulmányuk részeként Lester és kollégái azt is elemezték, milyen messze vannak egymástól a csillagok azokban a kettős rendszerekben, ahol a TESS nagy bolygókat észlelt. A csapat azt találta, hogy az exobolygót befogadó párok csillagai jellemzően távolabb helyezkednek el egymástól, mint azok a kettős csillagok, amelyekről nem ismertek bolygókat.[6] Ez arra utalhat, hogy bolygók nem alakulnak ki olyan csillagok körül, amelyeknek közeli csillagtársai vannak.
„Ez a foltos képalkotó felmérés azt szemlélteti, hogy az NSF-teleszkóp-létesítmények kritikus fontosságúak az újonnan felfedezett bolygórendszerek jellemzésére és a bolygópopulációkkal kapcsolatos ismereteink fejlesztésére” – mondta Martin Still, a National Science Foundation Csillagászati Tudományok Programosztályának munkatársa.
„Ez egy jelentős felfedezés az exobolygó-munka során” – kommentálta Howell. "Az eredmények segítenek az elméletalkotóknak abban, hogy modelleket alkossanak a bolygók kialakulására és fejlődésére a kettős csillagrendszerekben."
Megjegyzések
- A TESS a Transiting Exoplanet Survey Satellite, a NASA küldetése keresés más csillagok körül keringő bolygók esetében a teljes éjszakai égbolt körülbelül 75%-át vizsgálva. A 2018-ban indult küldetés több mint 3500 lehetséges exobolygót észlelt, amelyek közül több mint 130 megerősítést nyert. A műhold a gazdacsillagok megfigyelésével keresi az exobolygókat; egy tranzitáló exobolygó finom, de mérhető csökkenést okoz gazdacsillagának fényességében, amikor keresztezi a csillagot, és blokkolja fényének egy részét.
- A tranzit technika az egyik módja az exobolygók felfedezésének. Ez magában foglalja a rendszeres csökkenések keresését egy csillag fényében, amelyet az okozhat, hogy egy bolygó elhalad a csillag előtt vagy „áthalad” a csillagon, és blokkolja a csillagok fényének egy részét.
- A foltos képalkotás olyan csillagászati technika, amely lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy túllátjanak a légkör elmosódásán azáltal, hogy gyors egymásutánban sok gyors megfigyelést végeznek. E megfigyelések kombinálásával kiküszöbölhető a légkör elmosódó hatása, amely a földi csillagászatra hat azáltal, hogy az éjszakai égbolton csillagokat csillogtat.
- Az Alopeke & Zorro azonos képalkotó műszerek, amelyek állandóan a Gemini északi és déli teleszkópokra vannak felszerelve. Nevük hawaii és spanyol nyelven „róka”-t jelent, ami a hawaii Maunakeán és a chilei Cerro Pachón található.
- A csapat azt találta, hogy a Földnél kétszer akkora vagy annál kisebb bolygókat nem lehetett kimutatni a tranzit módszerrel a kettős rendszerek megfigyelésekor.
- Lester csapata megállapította, hogy az általuk azonosított, exobolygót befogadó kettőscsillagok átlagosan körülbelül 100 csillagászati egységnyi távolságra voltak egymástól. (A csillagászati egység a Nap és a Föld közötti átlagos távolság.) Azokat a kettőscsillagokat, amelyekről nem ismert, hogy bolygók találhatók, általában körülbelül 40 csillagászati egység választja el egymástól.
Több információ
Ezt a kutatást a „Speckle Observations of TESS Exoplanet Host Stars. II. Csillagtársak 1-1000 AU-nál és következményei a kisbolygó-felismeréshez” címmel jelenik meg a Asztronómiai folyóirat.
Hivatkozás: „Speckle Observations of TESS Exoplanet Host Stars. II. Csillagtársak 1-1000 AU-nál és következményei a kisbolygó-felismeréshez” Kathryn V. Lester, Rachel A. Matson, Steve B. Howell, Elise Furlan, Crystal L. Gnilka, Nicholas J. Scott, David R. Ciardi, Mark E Everett, Zachary D. Hartman és Lea A. Hirsch, elfogadva, Asztronómiai folyóirat.
arXiv: 2106.13354
A csapat tagjai: Kathryn V. Lester (NASA Ames Research Center), Rachel A. Matson (US Naval Observatory), Steve B. Howell (NASA Ames Kutatóközpont), Elise Furlan (Exoplanet Science Institute, Caltech), Crystal L. Gnilka (NASA Ames Kutatóközpont), Nicholas J. Scott (NASA Ames Kutatóközpont), David R. Ciardi (Exoplanet Science Institute, Caltech), Mark E. Everett (NSF NOIRLab), Zachary D. Hartman (Lowell Obszervatórium és Tanszék Physics & Astronomy, Georgia State University) és Lea A. Hirsch (Kavli Részecskeasztrofizikai és Kozmológiai Intézet, Stanford Egyetem).
Az NSF NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory), az Egyesült Államok földi optikai-infravörös csillagászatának központja üzemelteti a nemzetközi Gemini Obszervatóriumot (az NSF, NRC–Kanada, ANID–Chile, MCTIC–Brazília, MINCyT–Argentína létesítménye) és a KASI–Koreai Köztársaság), a Kitt Peak Nemzeti Obszervatórium (KPNO), a Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), a Közösségi Tudományos és Adatközpont (CSDC) és a Vera C. Rubin Obszervatórium (amely a minisztériummal együttműködve működik) az Energy's SLAC National Accelerator Laboratory). A Csillagászati Kutatási Egyetemek Szövetsége (AURA) kezeli az NSF-fel kötött együttműködési megállapodás alapján, és az arizonai Tucsonban található. A csillagászati közösség nagy megtiszteltetés, hogy lehetősége nyílik csillagászati kutatásokat végezni az arizonai Iolkam Du'ag-on (Kitt Peak), a hawaii Maunakeán, valamint a chilei Cerro Tololo és Cerro Pachón területén. Elismerjük és elismerjük azt a rendkívül jelentős kulturális szerepet és tiszteletet, amelyet ezek a helyszínek a Tohono O'odham nemzet, a bennszülött hawaii közösség és a chilei helyi közösségek iránt tanúsítanak.
