На цій ілюстрації зображена планета, частково прихована в відблисках зірки-господаря та сусідньої зірки-супутника. Дослідивши ряд подвійних зірок, астрономи прийшли до висновку, що планети розміром із Землю в багатьох двозіркових системах можуть залишатися непоміченими транзитними пошуками, які шукають зміни у світлі від зірки, коли планета проходить перед нею. Світло від другої зірки ускладнює виявлення змін у світлі зірки-господаря, коли планета проходить перед нею. Авторство: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. да Сілва
Астрономи, які вивчають зоряні пари, знаходять докази того, що планет розміром із Землю може бути набагато більше, ніж вважалося раніше.
У деяких пошуках екзопланет може бути відсутня майже половина планет розміром із Землю навколо інших зірок. Нові висновки, отримані командою, яка використовує міжнародну обсерваторію Gemini та 3.5-метровий телескоп WIYN в Національній обсерваторії Кітт-Пік, свідчать про те, що світи розміром із Землю можуть ховатися невідкриті в подвійних зоряних системах, приховані в відблисках їхніх батьківських зірок. Оскільки приблизно половина всіх зірок знаходиться в подвійних системах, це означає, що астрономам не вистачає багатьох світів розміром із Землю.
Планети розміром з Землю можуть бути набагато більш поширеними, ніж вважалося раніше. Астрономи, що працюють у дослідницькому центрі Еймса NASA, використали подвійні телескопи міжнародної обсерваторії Gemini, програми NSF NOIRLab, щоб визначити, що багато зірок, що знаходяться на планетах, ідентифіковані місією NASA TESS з полювання на екзопланети.[1] насправді є парами зірок — відомими як подвійні зірки — де планети обертаються навколо однієї із зірок у парі. Дослідивши ці подвійні зірки, команда прийшла до висновку, що планети розміром із Землю в багатьох двозіркових системах можуть залишатися непоміченими за допомогою транзитних пошуків, таких як TESS, які шукають зміни у світлі від зірки, коли планета проходить перед нею.[2] Світло від другої зірки ускладнює виявлення змін у світлі зірки-господаря під час проходження планети.
Команда спочатку намагалася визначити, чи були деякі зірки-господарі екзопланети, ідентифіковані з TESS, насправді невідомими подвійними зірками. Фізичні пари зірок, які розташовані близько один до одного, можна помилково прийняти за окремі зірки, якщо вони не спостерігаються з надзвичайно високою роздільною здатністю. Тому команда звернулася до обох телескопів Gemini, щоб детально оглянути зразок зірок-господарів екзопланет. Використовуючи техніку, яка називається спекл-зображення,[3] астрономи вирішили перевірити, чи зможуть вони помітити невідкритих зоряних супутників.
Використовуючи інструменти `Alopeke та Zorro на телескопах Gemini North та South у Чилі та на Гаваях, відповідно,[4] команда спостерігала сотні найближчих зірок, які TESS визначив як потенційні господарі екзопланет. Вони виявили, що 73 з цих зірок є справді подвійними зоряними системами, які з’являлися як окремі точки світла, поки їх не спостерігали з вищою роздільною здатністю з Близнюками. «За допомогою 8.1-метрових телескопів обсерваторії Gemini ми отримали зображення зірок-господарів екзопланет із надзвичайно високою роздільною здатністю та виявили зоряних супутників на дуже малих відстанях», — сказала Кеті Лестер з дослідницького центру Еймса NASA, яка керувала цією роботою.
Команда Лестера також вивчила додаткові 18 подвійних зірок, які раніше були знайдені серед екзопланет TESS за допомогою NN-EXPLORE Exoplanet і Stellar Speckle Imager (NESSI) на 3.5-метровому телескопі WIYN в Національній обсерваторії Кітт-Пік, також програмі NSF NOIRLab.
Після ідентифікації подвійних зірок команда порівняла розміри виявлених планет у подвійних зоряних системах з розмірами в однозіркових системах. Вони зрозуміли, що космічний апарат TESS виявив як великі, так і малі екзопланети, що обертаються навколо окремих зірок, але лише великі планети в подвійних системах.
Ці результати свідчать про те, що популяція планет розміром із Землю може ховатися в подвійних системах і залишатися непоміченою за допомогою транзитного методу, який використовується TESS та багатьма іншими телескопами для полювання на планети. Деякі вчені підозрювали, що в пошуках транзиту можуть бути відсутні малі планети в подвійних системах, але нове дослідження надає спостережну підтримку, щоб підтвердити це і показує, на які розміри екзопланет це впливає.[5]
«Ми показали, що в подвійних системах важче знайти планети розміром із Землю, тому що маленькі планети губляться в блиску своїх двох батьківських зірок», — сказав Лестер. «Їх транзити «заповнені» світлом від зірки-компаньйона», – додав Стів Хауелл з дослідницького центру Еймса НАСА, який керує дослідженнями спекл-зображень і брав участь у цьому дослідженні.
«Оскільки приблизно 50% зірок знаходяться в подвійних системах, ми можемо упустити відкриття — і можливість вивчити — багато планет, схожих на Землю», — підсумував Лестер.
Можливість цих зниклих світів означає, що астрономам потрібно буде використовувати різноманітні методи спостереження, перш ніж дійти висновку, що дана подвійна зоряна система не має планет, подібних до Землі. «Астрономи повинні знати, чи є зірка одиночною чи подвійною, перш ніж стверджувати, що в цій системі немає малих планет», — пояснив Лестер. «Якщо вона поодинока, то можна сказати, що не існує малих планет. Але якщо хост знаходиться в подвійному, ви не знаєте, чи маленька планета прихована зіркою-компаньйоном, чи не існує взагалі. Вам знадобиться більше спостережень з іншою технікою, щоб це зрозуміти».
У рамках свого дослідження Лестер та її колеги також проаналізували, наскільки віддалені зірки в подвійних системах, де TESS виявив великі планети. Команда виявила, що зірки в парах екзопланет, як правило, знаходяться далі один від одного, ніж подвійні зірки, про яких відомо, що немає планет.[6] Це може свідчити про те, що планети не утворюються навколо зірок, які мають близьких зоряних супутників.
«Це дослідження спекл-візуалізації ілюструє критичну потребу в телескопах NSF, щоб охарактеризувати нещодавно відкриті планетні системи та розвивати наше розуміння планетних популяцій», — сказав Мартін Стілл, співробітник відділу астрономічних наук Національного наукового фонду.
«Це важлива знахідка в роботі з екзопланетами», — прокоментував Хауелл. «Результати допоможуть теоретикам створити свої моделі для того, як планети формуються та розвиваються в подвійних зіркових системах».
примітки
- TESS — це транзитний супутник для дослідження екзопланет, місія NASA, призначена для пошук для планет, що обертаються навколо інших зірок, під час огляду приблизно 75% усього нічного неба. Місія стартувала в 2018 році і виявила понад 3500 екзопланет-кандидатів, з яких понад 130 були підтверджені. Супутник шукає екзопланети, спостерігаючи за їхніми головними зірками; транзитна екзопланета спричиняє незначне, але вимірне падіння яскравості зірки-господаря, коли вона перетинає зірку та блокує частину її світла.
- Метод транзиту є одним із способів відкриття екзопланет. Воно включає пошук регулярного зменшення освітленості зірки, яке може бути викликано планетою, яка проходить перед зіркою або «транзитує» нею і блокує частину зоряного світла.
- Спекл-зображення — це астрономічний метод, який дозволяє астрономам побачити розмитість атмосфери за допомогою багатьох швидких спостережень у швидкій послідовності. Об’єднавши ці спостереження, можна нівелювати ефект розмиття атмосфери, який впливає на наземну астрономію, викликаючи мерехтіння зірок на нічному небі.
- `Alopeke & Zorro є ідентичними інструментами для візуалізації, які постійно встановлені на телескопах Gemini North і South. Їхні назви означають «лисиця» відповідно на гавайській та іспанській мовах, що відображає їхнє розташування на Маунакеа на Гаваях та на Серро-Пачон в Чилі.
- Команда виявила, що планети, вдвічі більші за Землю або менше, не можна було виявити за допомогою транзитного методу під час спостереження за подвійними системами.
- Команда Лестера виявила, що ідентифіковані ними подвійні зірки, що містять екзопланети, мали середнє віддалення приблизно в 100 астрономічних одиниць. (Астрономічна одиниця — це середня відстань між Сонцем і Землею.) Подвійні зірки, які, як відомо, не містять планет, зазвичай розділені приблизно на 40 астрономічних одиниць.
Більш детальна інформація
Це дослідження представлено в статті «Speckle Observations of TESS Exoplanet Host Stars. II. Зоряні супутники на відстані 1-1000 АС і наслідки для виявлення малих планет», які з’являться в Астрономічний журнал.
Довідка: «Спекл-спостереження за зірками-господарями екзопланети TESS. II. Зоряні супутники на 1-1000 AU та наслідки для виявлення малих планет» Кетрін В. Лестер, Рейчел А. Метсон, Стів Б. Хауелл, Еліза Фурлан, Крістал Л. Гнілка, Ніколас Дж. Скотт, Девід Р. Сіарді, Марк Е. Everett, Zachary D. Hartman and Lea A. Hirsch, Приймаються, Астрономічний журнал.
arXiv: 2106.13354
Команда складається з Кетрін В. Лестер (Науковий центр НАСА Еймса), Рейчел А. Метсон (Військово-морська обсерваторія США), Стіва Б. Хауелла (Дослідницький центр НАСА Еймса), Елізи Фурлан (Науковий інститут екзопланет, Каліфорнійський технологічний інститут), Крістал Л. Гнілка (Дослідницький центр НАСА Еймса), Ніколас Дж. Скотт (Науковий центр НАСА Еймса), Девід Р. Сіарді (Науковий інститут екзопланет, Каліфорнійський технологічний інститут), Марк Е. Еверетт (NOIRLab NSF), Захарі Д. Хартман (Обсерваторія Лоуелла та відділ Physics & Astronomy, Університет штату Джорджія) та Ліа А. Хірш (Інститут астрофізики та космології Кавлі, Стенфордський університет).
NOIRLab NSF (Національна дослідницька лабораторія оптично-інфрачервоної астрономії), американський центр наземної оптико-інфрачервоної астрономії, керує міжнародною обсерваторією Gemini (об’єкт NSF, NRC – Канада, ANID – Чилі, MCTIC – Бразилія, MINCyT – Аргентина , і KASI–Республіка Корея), Національна обсерваторія Кітт Пік (KPNO), Міжамериканська обсерваторія Серро Тололо (CTIO), Центр науки та даних спільноти (CSDC) та Обсерваторія Віри К. Рубін (працює у співпраці з Департаментом Національної прискорювальної лабораторії SLAC Energy). Його керує Асоціація університетів досліджень астрономії (AURA) за угодою про співпрацю з NSF, а штаб-квартира знаходиться в Тусоні, штат Арізона. Астрономічна спільнота має честь мати можливість проводити астрономічні дослідження на Іолкам Дуаг (Пік Кітт) в Арізоні, на Маунакеа на Гаваях і на Серро Тололо і Серро Пачон в Чилі. Ми визнаємо та визнаємо дуже важливу культурну роль і повагу, яку ці об’єкти мають для нації Тохоно О’одхам, для корінної гавайської громади та для місцевих громад Чилі, відповідно.
