دانشمندان طولانی ترین دوره سیارات فراخورشیدی که با تس کشف شده را شناسایی و تایید  کردند!!

تصویر هنری از دو سیاره و ستاره در سیستم TOI-4600. اعتبار: تدی ویک

دانشمندان دانشگاه نیومکزیکو (UNM) و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) دو سیاره فراخورشیدی با طولانی‌ترین دوره کشف شده توسط تس تا به امروز را شناسایی و تایید کرده‌اند. این سیارات فراخورشیدی بزرگ دوره طولانی به دور یک ستاره کوتوله K می‌چرخند و متعلق به دسته‌ای از سیارات به نام مشتری گرم هستند که دوره‌های مداری آنها بین 10 تا 200 روز است و حداقل شش برابر شعاع زمین است. این کشف اخیر فرصتهای تحقیقاتی هیجان‌انگیزی را برای آینده یافتن سیارات دوره طولانی ارائه می‌دهد که شبیه سیارات منظومه شمسی خودمان هستند.

سیارات فراخورشیدی، TOI-4600 b و c، با استفاده از داده‌های فتومتریک از ماهواره گذر سیارات فراخورشیدی (TESS) شناسایی شدند و مشاهدات را با استفاده از تلسکوپ‌های روی زمین دنبال کردند، زیرا وضوح بهتری ارائه می‌دهند.

استراتژی رصدی اتخاذ شده توسط تس ناسا که هر نیمکره را به 13 بخش تقسیم می‌کند که تقریباً 28 روز بررسی می‌شود، جامع ترین جستجوی تمام آسمان را برای سیارات در حال عبور ایجاد می‌کند. این رویکرد قبلاً توانایی خود را در تشخیص سیارات بزرگ و کوچک در اطراف انواع مختلف ستاره‌ها ثابت کرده است. در مورد TOI-4600، این ستاره یک ستاره کوتوله K است که به عنوان کوتوله نارنجی نیز شناخته می‌شود، ستاره‌هایی کمی کوچکتر و خنکتر از خورشید هستند.

سیارات فراخورشیدی باید حداقل دو بار از ستاره‌های میزبان خود در بازه رصدی تس عبور کنند تا با دوره صحیح توسط (SPOC) و (QLP) شناسایی شوند. از آنجایی که 74 درصد از کل پوشش آسمان تس تنها برای 28 روز مشاهده می‌شود، اکثر سیاره‌های فراخورشیدی کشف شده توسط تس دارای دوره‌های کمتر از 40 روز هستند. بنابراین، دوره‌های 82.69 روزه یا تقریباً 3 ماهه TOI-4600 b و دوره‌های 482.82 روزه یا 16 ماهه TOI-4600 b، اکتشافات آنها را ارزشمندتر می‌کنند.

اسماعیل میرلس از دانشگاه نیومکزیکو، نویسنده اصلی مقاله، به همراه همکارانی از جمله دیانا دراگومیر، استادیار دپارتمان فیزیک و ستاره‌شناسی UNM و همکاران موسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه برن، داده‌ها را به ترتیب برای اندازه‌گیری دوره ها و اندازه‌های این سیارات تجزیه و تحلیل کردند.

پس از شناسایی اولیه گذرها، میرلس و تیم باید تأیید می کردند که این سیارات واقعی هستند و تعیین می‌کردند که ستاره از کدام سیگنال می‌آید. ابزارهای تشخیصی با تس نشان می‌دهند که سیگنال‌هایی که از سایت هدف می‌آیند واقعاً در چه نقطه‌ای هستند.

با کمک TESS-Follow-up Observing Program (TFOP) Subgroup 1 (SG1)، یک شبکه جهانی از ستاره شناسان حرفه‌ای و آماتور با دسترسی به تلسکوپهای کوچک و بزرگ، آنها یک گذر را رصد و مشاهده کردند که بدین ترتیب برای محققان تایید کرد که این سیاره در واقع هدف است عامل دیگری که میرلس و تیمش باید در نظر می‌گرفتند، جرم و اندازه سیارات بود. برای رسیدن به این هدف، آنها اندازه‌گیری‌های سرعت را جایگزین کردند تا ببینند ستاره میزبان چقدر می‌لرزد زیرا ستاره میزبان روی سیاره می‌کشد.

“وقتی اندازه‌گیری‌ها را انجام دادیم، حرکت بسیار کمی را در ستاره هدف مشاهده می‌کردیم. بنابراین وقتی شروع می‌کنید، می‌توانید مسئول آنچه می‌بینیم باشید. این دو چیز در کنار هم تقریباً آن را رد کردند. در آن مرحله ما مطمئن بودیم که ما دو سیاره داشتیم.»

محققان دریافتند این دو سیاره و سیاره درونی TOI-4600 b 82.69 روز با شعاع تقریباً کمتر از هفت برابر شعاع زمین است. اندازه آن بین نپتون و زحل است. این سیاره، TOI-4600 b، دمایی در حدود 170 درجه فارنهایت دارد که گرم است، اما سردتر از بسیاری از سیاراتی است که ستاره‌شناسان پیدا کرده‌اند.

دومین سیاره یافت شده، TOI-4600 c، تقریباً نه و نیم برابر شعاع زمین است، به این معنی که تقریباً به اندازه زحل است. اولین باری که تس ستاره را رصد کرد، در ابتدا فقط یک بار عبور کرد و تقریباً سه سال بعد برای بار دوم عبور کرد.

زمانی که دو گذر داشته باشید، می‌دانید که دوره‌ها چه هستند. این می‌تواند 965 روز باشد که آنها را از هم جدا می‌کند، نیمی از آن، یک سوم، یک چهارم و غیره. دوره‌های کوتاه‌تر را می‌توان رد کرد. میرلس توضیح داد که برای دوره‌های طولانی مدت‌، بنابراین فقط دو دوره باقی مانده است: 965 روز یا نیمی از آن.

محققان از مدلی استفاده کردند که توسط همکار هیو آزبورن در دانشگاه برن برای مقایسه دوره‌های مداری احتمالی و تعیین اینکه کدام یک محتمل‌تر است و دریافتند که نیمی از 965 یا به طور دقیق 482.82 روز احتمال بیشتری دارد. دوره 482.82 روزه TOI-4600 c، آن را طولانی‌مدت‌ترین سیاره کشف شده توسط تس تا به امروز می‌سازد و با دمایی در حدود -110 درجه فارنهایت، یکی از سردترین سیاره‌های کشف شده توسط تس است.

کاترین هسه، سرپرست TOI و Vetting در MIT، با میرلس و تیم در تجزیه و تحلیل داده‌های تس همکاری کرد. هسه به پردازش و تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده ها کمک کرد و سیستم را در چارچوب سیستمهای چند سیاره‌ای دیگر قرار داد که توسط ماموریتهایی از جمله تسTESS پیدا شده اند. مقایسه سیستم TOI-4600 با سایر سیستم‌های سیاره فراخورشیدی کشف‌شده به کشف ویژگی‌هایی مانند زمان و فرآیندهای شکل‌گیری کمک می‌کند و به محققان کمک کرد تا این سیستم را در زمینه گسترده‌تر سیستم‌های سیاره فراخورشیدی قرار دهند.

“نکته اصلی تلاش برای کشف بیشتر در مورد شکل‌گیری سیاره است زیرا بر اساس آنچه که ما در مورد سیارات فراخورشیدی پیدا کرده‌ایم، تا کنون، هیچ چیز واقعا شبیه منظومه شمسی نیست. نکته جالب این است که ما می‌خواهیم در مورد شکل‌گیری این سیاره بیاموزیم. ما در حال حاضر بیش از 5000 سیاره فراخورشیدی داریم، اما هیچ یک از این منظومه‌ها واقعاً شبیه منظومه شمسی نیستند. بنابراین ما می‌خواهیم دریابیم که این انواع مختلف منظومه‌ها چگونه شکل گرفته و مهاجرت کرده‌اند.”

میرلس و محققان به دلیل کشف دو سیاره غول‌پیکر طولانی‌مدت به این یافته‌ها علاقه مند هستند، این پیکربندی است که اخترشناسان اغلب نمی‌بینند، حتی اگر منظومه شمسی یافت شده دارای چهار فاصله طولانی غول پیکر یا یک دوره طولانی بود.

این موضوع باعث می‌شود تا بحث‌ها و پرسشهای تحقیقاتی بیشتری مطرح شود، همانطور که میرلس اشاره می‌کند، “ما می‌خواهیم بفهمیم این سیارات چگونه تشکیل شده‌اند؟ آیا سیارات دیگری در این منظومه وجود دارد؟ آیا این به ما می‌گوید که چگونه این سیارات غول‌پیکر بر سیارات کوچک‌تری تاثیر می‌گذارند که ممکن است در آنجا باشند یا وجود داشته باشند. ممکن است در آنجا نباشند و چرا آنها آنجا نیستند؟

در پایان، میرلس فراخوانی برای اقدام برای شهروندان دانشمندان و علاقمندان به نجوم را ترویج می‌کند تا در این کشف تحقیقاتی مشارکت کنند. در روز دوشنبه، 16 اکتبر، فرصت گذر دیگری برای کسانی در راه است که علاقه‌مند هستند و می‌خواهند آن را مشاهده کنند برای تأیید بیشتر اینکه دوره سیاره بیرونی واقعاً 482 روز است. افرادی که حتی تلسکوپهای کوچکتری دارند می‌توانند در صورت داشتن ابزار مناسب شرکت کنند.

میرلس گفت:”قطعاً افرادی هستند که شهروند دانشمند یا منجمان آماتور هستند که تلسکوپهای خود را دارند و با همه این مشاهدات به ما کمک می‌کنند. گروهی از افراد با دسترسی به تلسکوپها وجود دارند که اساساً تأیید می‌کنند که یک رویداد گذری در ستاره مورد نظر رخ می‌دهد.

دراگومیر، استادیار دپارتمان فیزیک و ستاره شناسی UNM، اظهار داشت: “افرادی که یا بازنشسته هستند یا کار روزانه متفاوتی دارند، اما منجمان آماتور نیز هستند، داده‌های بسیار مفیدی را برای کمک به راستی‌آزمایی این سیارات ارائه می دهند. نتایجی که آنها تولید می‌کنند کیفیت حرفه‌ای دارند. تلاشهای این شهروند دانشمندان متعهد، برای فرآیند تایید این سیارات بسیار مهم است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Scientists detect and validate the longest-period exoplanets found with TESS

by University of New Mexico AUGUST 31, 2023

https://phys.org/news/2023-08-scientists-validate-longest-period-exoplanets-tess.html