Tom Jacobs z Bellevue vo Washingtone miluje lov pokladov. Od roku 2010 sa bývalý dôstojník amerického námorníctva zúčastňuje online dobrovoľníckych projektov, ktoré umožňujú každému záujemcovi – „občanským vedcom“ – prezerať NASA Údaje teleskopu pre znaky exoplanét a planét mimo našej slnečnej sústavy.

Teraz Jacobs pomohol objaviť plynnú obrovskú planétu asi 379 svetelných rokov od Zeme, ktorá obieha okolo hviezdy rovnakej hmotnosti ako Slnko. a JupiterTáto planéta je pre astronómov výnimočná, pretože jej rok 261 dní je dlhý v porovnaní s mnohými plynnými obrami známymi mimo našej slnečnej sústavy. Výsledok tiež naznačuje, že planéta je o niečo ďalej od svojej hviezdy Venuša zo slnka. Výsledky boli zverejnené v r Astronomický časopis Bol predstavený na virtuálnom tlačovom podujatí Americkej astronomickej spoločnosti 13. januára.

Detekcia a určenie veľkosti a hmotnosti tejto planéty si vyžadovalo významnú spoluprácu medzi profesionálnymi astronómami a občianskymi vedcami, akým bol Jacobs. povedal Paul Dalba, astronóm z Kalifornskej univerzity v Riverside a hlavný autor študijnej knihy.

„Objav a publikácia TOI-2180 b bola veľkým tímovým úsilím preukázať, že profesionálni astronómovia a skúsení vedci môžu úspešne spolupracovať,“ povedal Jacobs. „Je to synergia v celej svojej kráse.“

Ako k objavu došlo?

Podpis novoobjavenej planéty bol skrytý v údajoch zo satelitu NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, resp. koza. Pomocou údajov TESS vedci hľadajú zmeny v jasnosti blízkych hviezd, ktoré by mohli naznačovať prítomnosť obiehajúcich planét.

Jacobs je súčasťou skupiny občianskych vedcov, ktorí sa pri hľadaní nových planét pozerajú na kúsky údajov TESS, ktoré ukazujú zmenu jasu hviezdy v priebehu času. Zatiaľ čo profesionálni astronómovia používajú algoritmy na automatické skenovanie desiatok tisíc údajových bodov z hviezd, títo občanskí vedci používajú program s názvom LcTools, ktorý vytvoril Alan R. Schmitt na skúmanie údajov teleskopu okom. To je dôvod, prečo sa Jacobs Group, ktorá zahŕňa niekoľkých vedcov a dvoch skúsených astronómov, nazýva Optical Survey Group. Mnohí z nich sa stretli pri práci na Planet Hunters, občianskom vedeckom projekte financovanom NASA prostredníctvom Zooniverse, ktorý sa zameral na údaje z kozmickej lode NASA Kepler.

1. februára 2020 Jacobs pozoroval mapu zobrazujúcu hviezdne svetlo z TOI-2180 stmienejšie o menej ako pol percenta a potom sa vrátilo na predchádzajúcu úroveň jasu počas 24-hodinového obdobia, čo možno vysvetliť planétou, ktorá okolo neho obieha. Hovorí sa, že „prechádza“, pretože z nášho pohľadu prechádza popred hviezdu. Meraním množstva svetla, ktoré pri prechode planéty slabne, vedia vedci odhadnúť veľkosť planéty a okrem iných meraní aj jej hustotu. Prechody však možno vidieť iba vtedy, ak hviezda a jej planéta sú v jednej rovine s ďalekohľadmi, na ktoré sa pozeráte.

Tom Jacobs, občiansky vedec, ktorý spolupracuje so špecializovanými vedcami na hľadaní exoplanét, na mieste High Haleakala Observatory na Havaji. Poďakovanie: Tom Jacobs

Graf, ktorý ukazuje svetlo hviezd v priebehu času, sa nazýva „krivka svetla“. Skupina vizuálneho skenovania varovala dvoch spolupracujúcich profesionálnych vedcov – Paula Dalpu z Kalifornskej univerzity v Riverside a docentku Dianu Dragomir z Univerzity v Novom Mexiku, že táto svetelná krivka môže byť zaujímavá.

„S týmto novým objavom tiež posúvame hranice typov planét, ktoré môžeme získať z pozorovaní TESS,“ povedal Dragomir. „TESS nebol špeciálne navrhnutý tak, aby našiel exoplanéty obiehajúce také dlhé obežné dráhy, ale náš tím s pomocou občianskych vedcov napriek tomu ťaží tento vzácny drahokam.“

Počítačové algoritmy používané profesionálnymi astronómami na vyhľadávanie planét sú navrhnuté tak, že identifikujú viaceré tranzitné udalosti z jednej hviezdy. Preto je vizuálna kontrola občianskych vedcov veľmi užitočná, keď je k dispozícii iba jeden tranzit. Keďže toto je jediný prípad, kedy hviezda TOI-2180 b v tomto súbore údajov stmavla, nazýva sa to „udalosť jediného prechodu“.

„Manuálne úsilie, ktoré vynaložili, je skutočne dôležité a skutočne pôsobivé, pretože je naozaj ťažké napísať kód, ktorý dokáže prejsť miliónom svetelných kriviek a spoľahlivo identifikovať jednotlivé prenosové udalosti,“ povedal Dalba. „Toto je jedna oblasť, kde ľudia stále prekonávajú kód.“

Ako však tím mohol vylúčiť iné vysvetlenia krátkeho poklesu hviezdneho svetla? Mohli by si byť istí, že našli planétu? Budú potrebovať následné poznámky.

Našťastie Dalba dokázal využiť Automated Planet Finder Telescope na observatóriu Lake v Kalifornii. „Používam tento teleskop na meranie kolísania hviezdy, aby som určil, aká hmotná je táto planéta, ak je to vôbec planéta,“ povedal. Výskumný tím tiež použil teleskop Keck I na observatóriu WM Keck na Havaji na vykonanie niektorých z týchto meraní, keď bolo observatórium Lick ohrozené lesnými požiarmi.

S 27 hodinami pozorovaní, ktoré trvali viac ako 500 dní, Dalpa a jeho kolegovia pozorovali gravitačnú silu planéty na hviezdu, čo im umožnilo vypočítať hmotnosť planéty a odhadnúť rozsah možností jej obežnej dráhy. Chceli však pozorovať prechod planéty pri jej návrate, aby potvrdili obežnú dráhu. Bohužiaľ, nájsť druhú tranzitnú udalosť bolo ťažké, pretože existuje veľa neistoty, kedy planéta opäť prejde cez tvár svojej hviezdy.

Dalba loboval a zorganizoval pozorovaciu kampaň, do ktorej sa zapojili profesionálni astronómovia aj občanskí vedci používajúci teleskopy na 14 miestach na troch kontinentoch v auguste 2020. Na podporu kampane Dalba zriadil päťnočný tábor v národnom parku Joshua Tree v Kalifornii a hľadal pre tranzity s dvoma ďalekohľadmi Prenosný amatér. Spoločné úsilie prinieslo 55 súborov údajov počas 11 dní.

Nakoniec ani jeden z týchto teleskopov nezistil planétu s istotou. Nedostatok jasnej detekcie v tomto časovom období však ukončil to, aká dlhá by mohla byť obežná dráha, čo naznačuje obdobie približne 261 dní. Pomocou tohto odhadu predpovedali, že TESS uvidí planétu opäť prechádzať cez svoju hviezdu vo februári 2022.

o planéte

TOI-2180 b je trikrát hmotnejší ako Jupiter, ale má rovnaký priemer, čo znamená, že je hustejší ako Jupiter. To prinútilo vedcov uvažovať o tom, či vznikol iným spôsobom ako Jupiter.

Ďalším vodítkom o zložení planéty by mohlo byť to, čo je vo vnútri. Prostredníctvom počítačových modelov určili, že nová planéta môže obsahovať až 105 hmotností prvkov ťažších ako vodík a hélium. „To je veľa,“ hovorí Delba. „To je viac, než si myslíme, že je vo vnútri Jupitera.“

Astronómovia sa ešte stále musia veľa učiť o skupine planét vonku. Bolo potvrdených asi 4 800 exoplanét, no predpokladá sa, že v našej galaxii sú miliardy planét. Nový objav naznačuje, že medzi obrovskými planétami niektoré obsahujú ťažšie prvky ako iné.

V našej slnečnej sústave sa obrovská planéta Jupiter otočí okolo Slnka každých 12 rokov; do Saturn, „rok“ má 29 rokov. Medzi Zemou a Slnkom nemáme obrie planéty ako TOI-2180b. Ale mimo slnečnej sústavy astronómovia našli desiatky exoplanét, ktoré sú väčšie ako Jupiter a obiehajú okolo svojich hviezd oveľa bližšie ako Merkúr.

S priemernou teplotou okolo 170 stupňov F, TOI-2180 b je teplejšia ako izbová teplota na Zemi a teplejšia ako vonkajšie planéty našej slnečnej sústavy vrátane Jupitera a Saturnu. Ale v porovnaní so skupinou tranzitujúcich obrovských exoplanét, ktoré astronómovia našli obiehať okolo iných hviezd, je TOI-2180 b abnormálne chladný.

„Je to skvelý východiskový bod medzi väčšinou obrovských exoplanét, ktoré sme našli, a potom skutočne chladným Jupiterom a Saturnom,“ povedal Dalba.

Čo potom

Keď TESS vo februári zbadala hviezdu, Dalba a občanskí vedci boli nadšení, že získali údaje a vrátili sa späť. Ak nájdu podpis planéty, ktorý potvrdzuje obdobie 261 dní, dá to väčší význam údajom z ich sveta. kampaň na jej nájdenie v roku 2020.

Vesmírny teleskop NASA James Webb, ktorý vyštartoval 25. decembra, bude pravdepodobne pozorovať planétu a jej atmosféru. Ale je tu ešte jeden dôvod, prečo je Dalba nadšený z Webbových schopností. Vzhľadom na to, že Jupiter má v našej slnečnej sústave prstence a mesiace, Webb možno použiť na hľadanie prítomnosti malých objektov obiehajúcich okolo TOI-2180 b.

Doposiaľ sa mimo našej slnečnej sústavy s istotou nenašli žiadne prstence ani mesiace, no jedným z dôvodov môže byť to, že v blízkosti ich hviezdy sa nachádza veľa exoplanét, ktorých gravitácia môže takéto objekty odňať. TOI-2180 b, ktorý sa nachádza ďalej od svojej hostiteľskej hviezdy, môže predstavovať vzrušujúcu príležitosť pre takýto výskum. „Myslím si, že je to zaujímavý systém na to neskôr v budúcnosti,“ povedal Delba.

Keď nie je na love planét, Jacobs, občiansky vedec, spolupracuje s neziskovými organizáciami, ktoré pomáhajú ľuďom s postihnutím nájsť si prácu v ich komunitách.

Jacobs povedal, že členovia Visual Inquiry Group „venujú každý deň veľa hodín skenovaniu údajov z čistej radosti a záujmu o pokrok vo vede“. Dohromady je tím spoluautorom viac ako 68 recenzovaných vedeckých prác, vrátane objavu tranzitujúcich „exokomét“ alebo komét mimo slnečnej sústavy, ktoré pretínajú tvár hviezdy.

„Radi prispievame k vede,“ povedal Jacobs. „A milujem tento druh prieskumu, pretože viem, že je v novej, neobjavenej oblasti, ktorú nikto nikdy nevidel.“

Referencia: „Prieskum TESS-Keck. VIII. Potvrdenie prechodnej obrovskej planéty počas 261 excentrických dní pomocou teleskopu Robotic Planet Finder“ od Paul A. Dalpa, Stephen R. Kean, Diana Dragomir, Stephen Villanueva Jr., Karen A. Collins a Thomas Lee Jacobs a Daryl 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. Thorngren, Steve 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. Lund, David R. Rodriguez, Pamela Rowden a Eric B. Astronomický časopis.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac415b

Viac o občianskych vedách

NASA má množstvo občianskej vedeckej spolupráce v rôznych témach od vedy o Zemi cez Slnko až po širší vesmír. Zúčastniť sa môže ktokoľvek na svete. Pozrite si najnovšie príležitosti na science.nasa.gov/citizenscience.

O Tess

TESS je astrofyzická misia NASA, ktorú vedie a riadi s v Cambridge v štáte Massachusetts a prevádzkuje ho Goddard Space Flight Center NASA. Medzi ďalších partnerov patrí Northrop Grumman z Falls Church, Virginia; Ames Research Center NASA v Silicon Valley v Kalifornii; Centrum astrofyziky | Harvard a Smithsonian v Cambridge, Massachusetts; Lincolnovo laboratórium na Massachusetts Institute of Technology. a Space Telescope Science Institute v Baltimore. Misie sa zúčastňuje viac ako tucet univerzít, výskumných ústavov a observatórií z celého sveta.

K tejto štúdii prispel Postdoktorandský štipendijný program Národnej vedeckej nadácie pre astronómiu a astrofyziku.