На этой иллюстрации изображена планета, частично скрытая в сиянии звезды-хозяина и ближайшей звезды-компаньона. Изучив ряд двойных звезд, астрономы пришли к выводу, что планеты размером с Землю во многих двухзвездных системах могут оставаться незамеченными при поисках транзита, которые ищут изменения в свете звезды, когда планета проходит перед ней. Свет от второй звезды затрудняет обнаружение изменений в свете родительской звезды, когда планета проходит перед ней. Предоставлено: Международная обсерватория близнецов / NOIRLab / NSF / AURA / J. да Силва
Астрономы, изучающие звездные пары, обнаруживают доказательства того, что планет размером с Землю может быть намного больше, чем считалось ранее.
Некоторые поиски экзопланет могли упустить почти половину планет размером с Землю вокруг других звезд. Новые данные, полученные командой, использовавшей международную обсерваторию Близнецов и 3.5-метровый телескоп WIYN в национальной обсерватории Китт-Пик, позволяют предположить, что миры размером с Землю могут скрываться неоткрытыми в двойных звездных системах, скрытыми в ярком свете своих родительских звезд. Поскольку примерно половина всех звезд находится в двойных системах, это означает, что астрономам может не хватать многих миров размером с Землю.
Планеты размером с Землю могут быть гораздо более распространенными, чем предполагалось ранее. Астрономы, работающие в Исследовательском центре Эймса НАСА, использовали двойные телескопы международной обсерватории Близнецов, программы NOIRLab NSF, чтобы определить, что многие звезды, на которых расположены планеты, идентифицированы миссией НАСА по поиску экзопланет TESS.[1] на самом деле пары звезд, известные как двойные звезды, в которых планеты вращаются вокруг одной из звезд в паре. Изучив эти двойные звезды, команда пришла к выводу, что планеты размером с Землю во многих двухзвездных системах могут остаться незамеченными при поиске транзита, подобном TESS, который ищет изменения в свете звезды, когда планета проходит перед ней.[2] Свет от второй звезды затрудняет обнаружение изменений в свете родительской звезды при прохождении планеты.
Команда начала с попытки определить, действительно ли некоторые из звезд-хозяев экзопланет, идентифицированные с помощью TESS, были неизвестными двойными звездами. Физические пары звезд, которые находятся близко друг к другу, могут быть ошибочно приняты за одиночные звезды, если они не наблюдаются с чрезвычайно высоким разрешением. Поэтому команда обратилась к обоим телескопам Близнецов, чтобы тщательно изучить образец звезд-хозяев экзопланет. Используя технику, называемую спекл-визуализацией,[3] астрономы решили проверить, смогут ли они обнаружить неоткрытых звездных спутников.
Используя инструменты `Алопеке и Зорро на телескопах Gemini North и South в Чили и Гавайях, соответственно,[4] команда наблюдала сотни близлежащих звезд, которые TESS идентифицировал как потенциальных хозяев экзопланет. Они обнаружили, что 73 из этих звезд на самом деле являются двойными звездными системами, которые выглядели как отдельные световые точки, пока не наблюдались с более высоким разрешением с помощью Близнецов. «С помощью 8.1-метровых телескопов обсерватории Близнецов мы получили изображения звезд-хозяев экзопланет с чрезвычайно высоким разрешением и обнаружили звездных спутников на очень малых расстояниях», - сказала Кэти Лестер из Исследовательского центра Эймса НАСА, руководившая этой работой.
Команда Лестера также изучила дополнительные 18 двойных звезд, ранее обнаруженных среди хозяев экзопланет TESS, с помощью NN-EXPLORE Exoplanet и Stellar Speckle Imager (NESSI) на 3.5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик, также являющейся программой NOIRLab NSF.
После идентификации двойных звезд команда сравнила размеры обнаруженных планет в двойных звездных системах с размерами в однозвездных системах. Они поняли, что космический корабль TESS обнаружил как большие, так и маленькие экзопланеты, вращающиеся вокруг одиночных звезд, но только большие планеты в двойных системах.
Эти результаты предполагают, что популяция планет размером с Землю может скрываться в двойных системах и оставаться незамеченной с использованием метода транзита, используемого TESS и многими другими телескопами для поиска планет. Некоторые ученые подозревали, что при поиске транзита могут отсутствовать маленькие планеты в двойных системах, но новое исследование предоставляет наблюдательные данные, подтверждающие это, и показывает, какие размеры экзопланет затронуты.[5]
«Мы показали, что в двойных системах найти планеты размером с Землю труднее, потому что маленькие планеты теряются в свете своих двух родительских звезд», - заявил Лестер. «Их транзиты« заполнены »светом звезды-компаньона», - добавил Стив Хауэлл из Исследовательского центра Эймса НАСА, который возглавляет работу по визуализации спекл-изображений и принимал участие в этом исследовании.
«Поскольку примерно 50% звезд находятся в двойных системах, мы могли упустить открытие и возможность изучения множества планет, похожих на Землю», - заключил Лестер.
Возможность этих отсутствующих миров означает, что астрономам потребуется использовать различные методы наблюдений, прежде чем сделать вывод, что данная двойная звездная система не имеет планет, подобных Земле. «Астрономам необходимо знать, является ли звезда одиночной или двойной, прежде чем они заявят, что в этой системе не существует малых планет», - пояснил Лестер. «Если он одиночный, то можно сказать, что малых планет не существует. Но если хост находится в двоичном формате, вы не узнаете, скрыта ли маленькая планета звездой-компаньоном или не существует вовсе. Чтобы понять это, вам потребуется больше наблюдений с использованием другой техники ».
В рамках своего исследования Лестер и ее коллеги также проанализировали, насколько далеко друг от друга находятся звезды в двойных системах, где TESS обнаружил большие планеты. Команда обнаружила, что звезды в парах, содержащих экзопланеты, обычно были дальше друг от друга, чем двойные звезды, у которых, как известно, не было планет.[6] Это может означать, что планеты не образуются вокруг звезд, у которых есть близкие звездные спутники.
«Этот обзор с визуализацией спекл-изображений демонстрирует острую потребность в телескопах NSF для характеристики недавно обнаруженных планетных систем и развития нашего понимания планетных популяций», - сказал Мартин Стилл, руководитель программы отдела астрономических наук Национального научного фонда.
«Это главное открытие в работе над экзопланетами», - прокомментировал Хауэлл. «Результаты помогут теоретикам создать свои модели того, как планеты формируются и развиваются в двойных звездных системах».
Заметки
- TESS — это транзитный спутник для исследования экзопланет, миссия НАСА, предназначенная для по области применения для планет, вращающихся вокруг других звезд, при обзоре около 75% всего ночного неба. Миссия стартовала в 2018 году и обнаружила более 3500 экзопланет-кандидатов, из которых более 130 подтверждены. Спутник ищет экзопланеты, наблюдая за их родительскими звездами; транзитная экзопланета вызывает тонкое, но измеримое падение яркости своей звезды-хозяина, когда она пересекает перед звездой и блокирует часть ее света.
- Техника транзита - один из способов открытия экзопланет. Он включает в себя поиск регулярных ослаблений света звезды, которые могут быть вызваны планетой, проходящей перед звездой или «проходящей» мимо звезды и блокирующей часть света звезды.
- Спекл-визуализация - это астрономический метод, который позволяет астрономам видеть сквозь размытость атмосферы, выполняя множество быстрых наблюдений в быстрой последовательности. Объединив эти наблюдения, можно нейтрализовать эффект размытия атмосферы, который влияет на наземную астрономию, заставляя звезды в ночном небе мерцать.
- `Алопеке и Зорро - идентичные инструменты для построения изображений, постоянно установленные на северных и южных телескопах Близнецов. Их имена означают «лиса» на гавайском и испанском языках соответственно, что отражает их местоположение на Маунакее на Гавайях и на Серро Пачон в Чили.
- Команда обнаружила, что планеты в два раза больше Земли или меньше не могут быть обнаружены с помощью метода транзита при наблюдении за двойными системами.
- Команда Лестера обнаружила, что идентифицированные ими двойные звезды с экзопланетами имеют среднее расстояние около 100 астрономических единиц. (Астрономическая единица - это среднее расстояние между Солнцем и Землей.) Двойные звезды, которые, как известно, не являются хозяевами планет, обычно разделяются примерно на 40 астрономических единиц.
Больше информации
Это исследование представлено в статье «Спекл-наблюдения звезд-хозяев экзопланеты TESS. II. Звездные спутники в 1–1000 а.е. и последствия для обнаружения малых планет », которые появятся в астрономический журнал.
Ссылка: «Спекл-наблюдения звезд-хозяев экзопланеты TESS. II. Звездные спутники в 1–1000 а.е. и их значение для обнаружения малых планет »Кэтрин В. Лестер, Рэйчел А. Мэтсон, Стив Б. Хауэлл, Элиз Фурлан, Кристал Л. Гнилка, Николас Дж. Скотт, Дэвид Р. Чиарди, Марк Э. . Эверетт, Захари Д. Хартман и Ли А. Хирш, принято, астрономический журнал.
Arxiv: 2106.13354
Команда состоит из Кэтрин В. Лестер (Исследовательский центр Эймса НАСА), Рэйчел А. Мэтсон (Военно-морская обсерватория США), Стива Б. Хауэлла (Исследовательский центр Эймса НАСА), Элиз Фурлан (Институт науки о экзопланетах, Калифорнийский технологический институт), Кристал Л. Гнилка (Исследовательский центр Эймса НАСА), Николас Дж. Скотт (Исследовательский центр Эймса НАСА), Дэвид Р. Сиарди (Институт экзопланет, Калифорнийский технологический институт), Марк Эверетт (NOIRLab NSF), Захари Д. Хартман (Обсерватория Лоуэлла и Департамент Physics & Astronomy, Государственный университет Джорджии) и Леа А. Хирш (Институт астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли, Стэнфордский университет).
NOIRLab (Национальная исследовательская лаборатория оптико-инфракрасной астрономии) NSF, американский центр наземной оптико-инфракрасной астрономии, управляет международной обсерваторией Gemini (объект NSF, NRC - Канада, ANID - Чили, MCTIC - Бразилия, MINCyT - Аргентина. и KASI - Республика Корея), Национальная обсерватория Китт-Пик (KPNO), Межамериканская обсерватория Серро-Тололо (CTIO), Общественный центр науки и данных (CSDC) и обсерватория Веры К. Рубин (работающие в сотрудничестве с Департаментом Национальной ускорительной лаборатории SLAC). Он управляется Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии (AURA) в соответствии с соглашением о сотрудничестве с NSF, и его штаб-квартира находится в Тусоне, штат Аризона. Астрономическое сообщество имеет возможность проводить астрономические исследования на Иолкам Дуаг (пик Китт) в Аризоне, на Маунакее на Гавайях, а также на Серро Тололо и Серро Пачон в Чили. Мы признаем и признаем очень важную культурную роль и почитание, которое эти места оказывают по отношению к нации Тохоно О'одхам, коренным жителям Гавайев и местным общинам Чили, соответственно.
