Tomas Džeikobas iš Bellevue, Vašingtone, mėgsta medžioti lobius. Nuo 2010 metų buvęs JAV karinio jūrų laivyno karininkas dalyvauja internetiniuose savanorių projektuose, kurie leidžia apžiūrėti visus norinčius – „piliečių mokslininkus“. NASA Teleskopo duomenys apie egzoplanetų ir planetų, esančių už mūsų Saulės sistemos ribų, požymius.

Dabar Jacobsas padėjo atrasti dujinę milžinišką planetą, esančią maždaug 379 šviesmečių atstumu nuo Žemės, skriejančią aplink tokios pat masės kaip Saulė žvaigždę. į JupiterisDydžio planeta yra ypatinga astronomams, nes jos 261 dienos metai yra ilgi, palyginti su daugeliu dujų milžinų, žinomų už mūsų Saulės sistemos ribų. Rezultatas taip pat rodo, kad planeta yra šiek tiek toliau nuo savo žvaigždės Venera iš saulės. Rezultatai buvo paskelbti m Astronomijos žurnalas Jis buvo pristatytas virtualiame Amerikos astronomijos draugijos spaudos renginyje sausio 13 d.

Norint aptikti ir nustatyti šios planetos dydį ir masę, reikėjo rimto profesionalių astronomų ir piliečių mokslininkų, tokių kaip Jacobs, bendradarbiavimas. sakė Paulas Dalba, Kalifornijos universiteto Riversaido astronomas ir pagrindinis studijų knygos autorius.

„TOI-2180 b atradimas ir paskelbimas buvo didelės komandos pastangos parodyti, kad profesionalūs astronomai ir patyrę mokslininkai gali sėkmingai dirbti kartu“, – sakė Jacobsas. „Tai geriausia sinergija.”

Kaip įvyko atradimas?

Naujai atrastos planetos parašas buvo paslėptas NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite duomenyse arba jis-ožys. Naudodamiesi TESS duomenimis, mokslininkai ieško netoliese esančių žvaigždžių ryškumo pokyčių, kurie galėtų rodyti orbitoje skriejančių planetų buvimą.

Jacobsas priklauso piliečių mokslininkų grupei, kuri ieško TESS duomenų, rodančių žvaigždės ryškumo pokyčius laikui bėgant, ieškant naujų planetų. Nors profesionalūs astronomai naudoja algoritmus, kad automatiškai nuskaitytų dešimtis tūkstančių žvaigždžių duomenų taškų, šie piliečiai mokslininkai naudoja programą LcTools, kurią sukūrė Alanas R. Schmittas, kad ištirtų teleskopo duomenis akimis. Štai kodėl Jacobs grupė, kurią sudaro keli piliečiai mokslininkai ir du veteranai astronomai, save vadina optinių tyrimų grupe. Daugelis jų susitiko dirbdami su „Planet Hunters“ – piliečių mokslo projektu, finansuojamu NASA per „Zooniverse“, kuriame daugiausia dėmesio buvo skiriama NASA erdvėlaivio Kepler duomenims.

2020 m. vasario 1 d. Jacobsas stebėjo diagramą, kurioje TOI-2180 žvaigždžių šviesa pritemdyta mažiau nei puse procento, o tada per 24 valandas grįžo į ankstesnį ryškumo lygį, o tai galima paaiškinti aplink ją skriejančia planeta. Sakoma, kad ji „kerta“, nes mūsų požiūriu praeina priešais žvaigždę. Matuodami šviesos kiekį, kuris blėsta, kai planeta praeina, mokslininkai gali įvertinti planetos dydį ir, be kitų matavimų, jos tankį. Tačiau tranzitus galima pamatyti tik tada, kai žvaigždė ir jos planeta sutampa su teleskopais, į kuriuos žiūrite.

Tomas Jacobsas, pilietis mokslininkas, bendradarbiaujantis su mokslininkais specialistais, ieškodamas egzoplanetų, Havajuose esančioje High Haleakala observatorijoje. Kreditas: Tomas Jacobsas

Grafikas, rodantis žvaigždžių šviesą laikui bėgant, vadinamas „šviesos kreive“. Vizualinio nuskaitymo grupė perspėjo du bendradarbiaujančius profesionalius mokslininkus – Paulą Dalpą iš Kalifornijos universiteto Riverside ir Dianą Dragomir, Naujosios Meksikos universiteto docentę, kad ši šviesos kreivė gali būti įdomi.

„Su šiuo nauju atradimu mes taip pat stumiame planetų tipų ribas, kurias galime išskirti iš TESS stebėjimų“, – sakė Dragomiras. „TESS nebuvo specialiai sukurtas tokioms ilgai skriejančioms egzoplanetoms rasti, tačiau mūsų komanda, padedama piliečių mokslininkų, vis tiek kasa šį retą brangakmenį.

Kompiuteriniai algoritmai, kuriuos profesionalūs astronomai naudoja ieškant planetų, sukurti identifikuojant kelis tranzito įvykius iš vienos žvaigždės. Štai kodėl vizualinis piliečių mokslininkų patikrinimas yra labai naudingas, kai yra tik vienas tranzitas. Kadangi tai vienintelis kartas, kai TOI-2180 b žvaigždė pritemsta šiame duomenų rinkinyje, tai vadinama „vieno perėjimo įvykiu“.

„Jų įdėtos rankinės pastangos yra tikrai svarbios ir tikrai įspūdingos, nes tikrai sunku parašyti kodą, kuris galėtų pereiti milijoną šviesos kreivių ir patikimai identifikuoti pavienius perdavimo įvykius“, – sakė Dalba. „Tai yra viena sritis, kurioje žmonės vis dar įveikia kodą.”

Tačiau kaip komanda sugebėjo atmesti kitus trumpo panirimo žvaigždžių šviesoje paaiškinimus? Ar jie gali būti tikri, kad rado planetą? Jiems reikės tolesnių pastabų.

Laimei, Dalba galėjo panaudoti automatinį planetų ieškiklio teleskopą ežero observatorijoje Kalifornijoje. „Naudoju šį teleskopą žvaigždės virpėjimui matuoti, kad nustatyčiau šios planetos masyvumą, jei ji apskritai yra planeta“, – sakė jis. Tyrėjų komanda taip pat naudojo Keck I teleskopą WM Keck observatorijoje Havajuose, kad atliktų kai kuriuos iš šių matavimų, kai Licko observatorijai grėsė laukiniai gaisrai.

27 valandas trukusių stebėjimų, trukusių daugiau nei 500 dienų, Dalpa ir jo kolegos stebėjo planetos gravitacijos jėgą žvaigždutei, todėl galėjo apskaičiuoti planetos masę ir įvertinti jos orbitos galimybių diapazoną. Tačiau jie norėjo stebėti planetos tranzitą, kai ji sugrįžo, kad patvirtintų orbitą. Deja, rasti antrą tranzito įvykį buvo sunku, nes yra daug neaiškumų, kada planeta vėl kirs savo žvaigždės veidą.

Dalba lobizavo ir organizavo stebėjimo kampaniją, į kurią 2020 m. rugpjūčio mėn. dalyvavo ir profesionalūs astronomai, ir piliečiai mokslininkai, naudojantys teleskopus 14 vietų trijuose žemynuose. Norėdamas paremti kampaniją, Dalba įrengė penkių naktų stovyklą Joshua Tree nacionaliniame parke Kalifornijoje ir atliko paieškas. tranzitui su dviem teleskopais Nešiojamas mėgėjiškas. Bendradarbiaujant buvo gauti 55 duomenų rinkiniai per 11 dienų.

Galiausiai nė vienas iš šių teleskopų neaptiko planetos užtikrintai. Tačiau aiškaus aptikimo trūkumas šiuo laikotarpiu padarė galą, kiek orbita gali būti ilga, o tai rodo maždaug 261 dienos laikotarpį. Remdamiesi šiuo įvertinimu, jie prognozavo, kad TESS planeta vėl peržengs savo žvaigždę 2022 m. vasario mėn.

apie planetą

TOI-2180 b yra tris kartus masyvesnis už Jupiterį, bet turi tokį patį skersmenį, o tai reiškia, kad jis tankesnis už Jupiterį. Tai privertė mokslininkus susimąstyti, ar jis susiformavo kitaip nei Jupiteris.

Kitas užuomina apie planetos sudėtį gali būti viduje. Remdamiesi kompiuteriniais modeliais, jie nustatė, kad naujoje planetoje gali būti iki 105 masių elementų, sunkesnių nei vandenilis ir helis. „Tai daug“, – sako Delba. „Tai daugiau, nei manome, yra Jupiterio viduje.

Astronomai dar turi daug ką išmokti apie ten esančią planetų grupę. Patvirtinta apie 4800 egzoplanetų, tačiau manoma, kad mūsų galaktikoje yra milijardai planetų. Naujas atradimas rodo, kad tarp milžiniškų planetų kai kuriose yra sunkesnių elementų nei kitose.

Mūsų Saulės sistemoje kas 12 metų aplink saulę apsisuka milžiniška Jupiterio planeta; į Saturnas, „metai” yra 29 metai. Tarp Žemės ir Saulės neturime tokių milžiniškų planetų kaip TOI-2180 b. Tačiau už Saulės sistemos ribų astronomai rado dešimtis egzoplanetų, kurios yra didesnės už Jupiterį ir skrieja aplink savo žvaigždes daug arčiau nei Merkurijaus.

Su vidutine temperatūra apie 170 laipsnių F, TOI-2180 b yra šiltesnė nei kambario temperatūra Žemėje ir šiltesnė už išorines mūsų Saulės sistemos planetas, įskaitant Jupiterį ir Saturną. Tačiau, palyginti su grupe tranzituojančių milžiniškų egzoplanetų, kurias astronomai rado skriejančias aplink kitas žvaigždes, TOI-2180 b yra neįprastai kietas.

„Tai puikus atspirties taškas tarp daugelio milžiniškų egzoplanetų, kurias radome, o paskui tikrai šaunaus Jupiterio ir Saturno“, – sakė Dalba.

Kas tada

Kai TESS dar vasario mėnesį pastebėjo žvaigždę, Dalba ir piliečiai mokslininkai džiaugėsi galėdami gauti duomenis ir vėl sugrįžti. Jei jie ras planetos parašą, patvirtinantį 261 dienos laikotarpį, tai suteiks daugiau prasmės jų pasaulio duomenims. kampaniją, kad ją surastumėte 2020 m.

NASA James Webb kosminis teleskopas, paleistas gruodžio 25 d., greičiausiai stebės planetą ir jos atmosferą. Tačiau yra ir kita priežastis, kodėl Dalba džiaugiasi Webb galimybėmis. Atsižvelgiant į tai, kad Jupiteris mūsų saulės sistemoje turi žiedus ir mėnulius, Webb gali būti naudojamas ieškant mažų objektų, skriejančių aplink TOI-2180 b.

Iki šiol už mūsų Saulės sistemos ribų nebuvo rasta jokių žiedų ar mėnulių, tačiau viena iš priežasčių gali būti ta, kad šalia jų žvaigždės yra daug egzoplanetų, kurių gravitacija gali nuplėšti tokius objektus. TOI-2180 b, esantis toliau nuo žvaigždės šeimininkės, gali būti puiki galimybė atlikti tokius tyrimus. „Manau, kad tai bus įdomi sistema ateityje“, – sakė Delba.

Kai jis neieško planetų, pilietis mokslininkas Jacobsas bendradarbiauja su ne pelno organizacijomis, kurios padeda žmonėms su negalia susirasti darbą savo bendruomenėse.

Jacobsas teigė, kad „Visual Inquiry Group“ nariai „kiekvieną dieną daug valandų skiria duomenų nuskaitymui iš gryno džiaugsmo ir susidomėjimo mokslo pažanga“. Kolektyvas kolektyvas parengė daugiau nei 68 recenzuojamus mokslinius straipsnius, įskaitant tranzituojančių „egzokometų“ arba kometų už Saulės sistemos ribų, kurios kerta žvaigždės veidą, atradimą.

„Mums patinka prisidėti prie mokslo“, – sakė Jacobsas. „Ir man patinka tokios apklausos, nes žinome, kad žmogus yra naujoje, neatrastoje srityje, kurios joks žmogus dar nematė.

Nuoroda: „TESS-Keck tyrimas. VIII. Laikinos milžiniškos planetos, trukusios 261 ekscentrišką dieną, patvirtinimas naudojant robotinį planetos ieškiklio teleskopą“, Paul A. Dalpa, Stephenas R. Keanas, Diana Dragomir, Stephenas Villanueva jaunesnysis, Karen A. Collinsas, Thomas Lee Jacobsas ir Darylas M. LaCourse, Robert Gagliano, Marti H. Christiansen, Mark Omohondro, Hans M. Schwingler, Evan A. Terentif, Andrew Vanderberg, Benjamin Fulton, Howard Isaacson, Judah van Zandt, Andrew W. Howard, Daniel B. Thorngrenas, Steve’as B. , Natalie M. Batalha, Ashley Chontos, Ian JM Crossfield, Courtney de Dressing, Daniel Hopper, Eric A. Pettijora, Paul Robertson, Arpita Roy, Lauren M. Weiss, Ida Behmar, Corey Bird, Casey L. Brinkman, Stephen Giacaloni Hale , Jack Lubin , Andrew W. Mayo, Theo Moknik, Joseph M. Akana Murphy, Alex S. Polanski, Malina Rice, Lee J. Rosenthal, Ryan A. Robbinsal, Nicholas Scarsdale, Emma Fei Turtlebaum, Dakota Tyler, Paul Penny, Pat Boyce, Thomas M. Esposito, E. Girardin, Didier Lalum, Pablo Lewin, Christopher R. Mann, Fran ck Marchis, Richard P. Schwarz, Gregor Srdoc, Jana Steuer, Thirupathi Sivarani, Athira Unni, Nora L. Eisner, Tara Fetherolf , Zhexing Li, Xinyu Yao, Joshua Pepper, George R. Ricker, Roland Vanderspek, David WS Seager, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins, Christopher J. Burke, Jason D. Eastman, Michael B. Lunda, David R. Rodriguezas, Pamela Rowden ir Ericas B. Astronomijos žurnalas.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac415b

Daugiau apie piliečių mokslus

NASA bendradarbiauja su įvairiais piliečių mokslais įvairiomis temomis – nuo ​​žemės mokslų iki saulės iki platesnės visatos. Dalyvauti gali bet kas pasaulyje. Peržiūrėkite naujausias galimybes adresu science.nasa.gov/citizenscience.

Apie Tesą

TESS yra NASA astrofizikos misija, vadovaujama ir valdoma su Kembridže, Masačusetso valstijoje, ir valdo NASA Goddardo kosminių skrydžių centras. Papildomi partneriai yra Northrop Grumman of Falls Church, Virdžinija; NASA Ames tyrimų centras Kalifornijos Silicio slėnyje; Astrofizikos centras | Harvardo ir Smithsonian Kembridže, Masačusetso valstijoje; Linkolno laboratorija Masačusetso technologijos institute. ir Kosminio teleskopo mokslo institutas Baltimorėje. Misijoje dalyvauja daugiau nei dešimt universitetų, tyrimų institutų ir observatorijų iš viso pasaulio.

Nacionalinio mokslo fondo astronomijos ir astrofizikos doktorantūros stipendijų programa prisidėjo prie šio tyrimo.