Naukowcy z Uniwersytetu Nowego Meksyku (UNM) i Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryli i poddali walidacji dwie egzoplanety o najdłuższym okresie odkrytym dotychczas przez TESS. Te długookresowe duże egzoplanety krążą wokół karła typu K i należą do klasy planet znanych jako ciepłe Jowisze, których okresy orbitalne wynoszą 10–200 dni i których promień jest co najmniej sześciokrotnie większy od Ziemi. To niedawne odkrycie oferuje ekscytujące możliwości badawcze w przyszłości w zakresie poszukiwania planet długookresowych przypominających te w naszym Układzie Słonecznym.
Wyniki badań zatytułowanych TOI-4600 b i c: Dwie długookresowe gigantyczne planety krążące wokół wczesnego karła typu K zostaną opublikowane w przyszłym numerze magazynu The Astrophysical Journal Letters. Egzoplanety TOI-4600 b i c wykryto za pomocą danych fotometrycznych z satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), a następnie przeprowadzono obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych, ponieważ zapewniają one lepszą rozdzielczość.
Strategia obserwacyjna przyjęta przez należący do NASA TESS, która dzieli każdą półkulę na 13 sektorów badanych przez około 28 dni, pozwala na najbardziej wszechstronne przeszukiwanie całego nieba w poszukiwaniu planet tranzytujących. Podejście to udowodniło już swoją zdolność do wykrywania zarówno dużych, jak i małych planet wokół różnych rodzajów gwiazd. W przypadku TOI-4600 gwiazdą jest karzeł typu K, znany również jako pomarańczowy karzeł, będący gwiazdą nieco mniejszą i chłodniejszą od Słońca.
Egzoplanety muszą przejść przez swoje gwiazdy macierzyste co najmniej dwa razy w zasięgu obserwacji TESS, aby zostały wykryte z właściwym okresem przez rurociąg Centrum Operacji Przetwarzania Naukowego (SPOC) i rurociąg Quick Look Pipeline (QLP), które przeszukują okresy 2-minutowe i 30-minutowe. odpowiednio dane TESS dotyczące kadencji minutowej. Ponieważ 74 procent całkowitego pokrycia nieba TESS obserwuje się tylko przez 28 dni, większość wykrytych egzoplanet TESS ma okresy krótsze niż 40 dni. Dlatego okresy TOI-4600 b trwające 82,69 dnia, czyli prawie 3 miesiące, i TOI-4600 c wynoszące 482,82 dni, czyli 16 miesięcy, czynią ich odkrycia jeszcze bardziej wartościowymi.
Ismael Mireles z Uniwersytetu Nowego Meksyku, główny autor artykułu, wraz ze współpracownikami, w tym Dianą Dragomir, adiunktem na Wydziale Fizyki i Astronomii UNM oraz współpracownikami z Massachusetts Institute of Technology i Uniwersytetu w Bernie, przeanalizowali dane w celu do pomiaru okresów i rozmiarów tych planet.
Po wstępnym wykryciu tranzytów Mireles i zespół musieli potwierdzić, że są to rzeczywiste planety i określić, z jakiego sygnału pochodzi gwiazda. Narzędzia diagnostyczne TESS wykazały, że sygnały dochodzące z miejsca docelowego rzeczywiście były trafne. Z pomocą TESS-Follow-up Observing Program (TFOP) Subgroup 1 (SG1), globalnej sieci astronomów zawodowych i amatorów z dostępem do małych i dużych teleskopów, zaobserwowali i obserwowali tranzyt, potwierdzając w ten sposób badaczom, że ta planeta rzeczywiście jest u celu. Kolejnym czynnikiem, który Mireles i jego zespół musieli wziąć pod uwagę, były masy i rozmiary planet. Aby to osiągnąć, zastąpili pomiary prędkości obserwacją, jak bardzo gwiazda macierzysta kołysze się, ponieważ gwiazda macierzysta będzie przyciągać planetę.
„Kiedy otrzymaliśmy pomiary, zaobserwowaliśmy bardzo mały ruch w docelowej gwieździe. Zatem kiedy zaczniesz, możesz być odpowiedzialny za to, co widzimy. Te dwie rzeczy razem wzięte w dużej mierze to wykluczały. W tym momencie byliśmy pewni, że mieliśmy dwie planety” – stwierdziła Mireles.
Naukowcy odkryli, że te dwie planety i planeta wewnętrzna TOI-4600 b trwają 82,69 dni, a promień jest około siedmiokrotnie większy od promienia Ziemi. Jest pomiędzy wielkością Neptuna i Saturna. Szacowana temperatura tej planety, TOI-4600 b, wynosi około 50 stopni Fahrenheita, czyli jest gorąca, ale zimniejsza niż wiele planet odkrytych przez astronomów. Druga odkryta planeta, TOI-4600 c, ma promień około dziewięć i pół razy większy od Ziemi, co oznacza, że ma mniej więcej wielkość Saturna. Początkowo tranzyt nastąpił tylko raz, kiedy TESS zaobserwował gwiazdę po raz pierwszy, a następnie przeszedł drugi raz prawie trzy lata później.
„Kiedy już masz dwa tranzyty, masz pojęcie, jakie mogą być okresy. Może to być oddzielające je 965 dni, połowa tego, jedna trzecia, jedna czwarta itd. Krótsze okresy można wykluczyć, ponieważ TESS zaobserwował gwiazda przez długi czas, więc pozostały tylko dwa okresy: 965 dni lub połowa z tego” – wyjaśniła Mireles. Naukowcy wykorzystali model opracowany przez współpracownika Hugh Osborna z Uniwersytetu w Bernie, aby porównać możliwe okresy orbitalne i określić, który z nich jest najbardziej prawdopodobny, i odkryli, że bardziej prawdopodobna jest połowa z 965, a dokładnie 482,82 dni. TOI-4600 c trwa 482,82 dni, co czyni ją najdłuższą planetą odkrytą dotychczas przez TESS, a charakteryzującą się temperaturą około -30 stopni Fahrenheita jest jedną z najzimniejszych planet odkrytych przez TESS.
Katharine Hesse, TOI i kierownik ds. weryfikacji w MIT, współpracowała z Mireles i zespołem przy analizie danych z TESS. Hesse pomógł przetworzyć i przeanalizować dużą ilość danych oraz umieścił system w kontekście innych systemów wieloplanetarnych, które zostały odkryte podczas misji, w tym TESS. Porównanie układu TOI-4600 z innymi odkrytymi układami egzoplanet pomaga zbadać takie cechy, jak czas i procesy powstawania, a także pomogło naukowcom rozpocząć umieszczanie tego układu w szerszym kontekście układów egzoplanet.
„Najważniejszą rzeczą jest próba odkrycia więcej na temat powstawania planet, ponieważ na podstawie tego, co wiemy o egzoplanetach, które do tej pory odkryliśmy, nic tak naprawdę nie wygląda jak Układ Słoneczny. Ciekawą rzeczą jest to, że chcemy dowiedzieć się więcej o powstawaniu tych planet. mamy obecnie ponad 5000 egzoplanet, ale żaden z tych układów tak naprawdę nie przypomina Układu Słonecznego. Dlatego chcemy dowiedzieć się, w jaki sposób te różne typy układów powstawały i migrowały” – powiedziała Mireles.
Mireles i badacze są zainteresowani tymi odkryciami ze względu na odkrycie dwóch długookresowych gigantycznych planet, co jest konfiguracją, której astronomowie często nie widują, mimo że znaleziony Układ Słoneczny miał cztery olbrzymie duże odległości lub jedną o długim okresie. Skłania to do dalszych dyskusji badawczych i pytań, jak zauważa Mireles: „Chcemy dowiedzieć się, jak one powstają? Czy w tym układzie są inne planety? Czy to mówi nam coś o tym, jak te gigantyczne planety wpływają na mniejsze planety, które mogą się tam znajdować lub znajdować? może ich tam nie być i dlaczego ich tam nie ma? Wciąż są rzeczy, których chcemy się dowiedzieć, a które powiedzą nam wiele na temat powstawania planet.
Na zakończenie Mireles wzywa do działania naukowców-obywateli i hobbystów astronomii, aby uczestniczyli i angażowali się w to odkrycie badawcze. W poniedziałek 16 października pojawi się kolejna możliwa okazja do tranzytu dla tych, którzy są zainteresowani i chcą ją obserwować, aby jeszcze bardziej potwierdzić, że okres planety zewnętrznej rzeczywiście wynosi 482 dni. Osoby posiadające jeszcze mniejsze teleskopy mogłyby wziąć udział w badaniu, jeśli dysponują odpowiednimi narzędziami. „Z pewnością są ludzie, którzy są naukowcami obywatelskimi lub astronomami-amatorami, którzy mają własne teleskopy i pomagają nam we wszystkich tych obserwacjach. Istnieje grupa ludzi z dostępem do teleskopów, które zasadniczo potwierdzają, że na interesującej gwieździe ma miejsce zdarzenie tranzytowe – stwierdziła Mireles.
„Osoby, które są na emeryturze lub mają inną pracę, ale jednocześnie są astronomami-amatorami, wnoszą bardzo przydatne dane, które pomagają zweryfikować te planety. Wyniki, które uzyskują, są profesjonalnej jakości. Wysiłki tych zaangażowanych naukowców-obywateli są ma kluczowe znaczenie dla procesu potwierdzania obecności tych planet” – stwierdził Dragomir, adiunkt na Wydziale Fizyki i Astronomii UNM.