Identyfikacja długookresowej planety na podstawie pojedynczego tranzytu TESS

W ciągu ostatnich 25 lat odkryto tysiące światów poza naszym Układem Słonecznym. Niemniej jednak niektóre kategorie egzoplanet pozostają nieuchwytne – na przykład planety krążące wokół swoich gwiazd na długich, powolnych orbitach. Nowe badanie pokazuje, jak możemy polować na te światy.

Od czasu pierwszego odkrycia egzoplanety ćwierć wieku temu, znaleziono ponad 4000 potwierdzonych planet krążących wokół innych gwiazd. Wiele z tych odkryć to planety, które przechodzą przed tarczą swojej gwiazdy macierzystej – większość z nich została zidentyfikowana przez Kosmiczny Teleskop Keplera lub, ostatnio, przez TESS. Te egzoplanety są cennym celem, ponieważ tranzyty można wykorzystać do pomiaru właściwości, takich jak promień, gęstość, skład masy a nawet atmosferę planet.

Niestety, ze względu na naturę detekcji tranzytów, nasze obserwacje są właściwie stronnicze: łatwiej jest wykryć i potwierdzić duże planety szybko okrążające gwiazdy, co oznacza, że wiemy dużo o gorących Jowiszach, ale stosunkowo niewiele o chłodniejszych planetach krążących na dalszych orbitach.

Ponieważ TESS obserwuje typowe regiony przez mniej niż miesiąc, planety na dalszych orbitach, dłuższych niż 30 dni zarejestrują – co najwyżej – pojedynczy tranzyt w danych TESS, zanim teleskop przesunie się na następny odcinek nieba. Ale czy możemy w jakiś sposób wykorzystać te pojedyncze tranzyty, aby dowiedzieć się więcej o planetach na wolnych, szerokich orbitach?

Kandydata na planetę z tylko jednego wykrycia tranzytu można potwierdzić za pomocą pomiarów prędkości radialnej gwiazdy macierzystej. Jednak istnieje duże zapotrzebowanie na precyzyjne przyrządy do pomiaru prędkości radialnej! Bez dokładnej wiedzy o okresie orbitalnym planety potwierdzenie jej istnienia i zmierzenie jej właściwości wymagałoby ogromnych nakładów czasu na obserwacje ze strony i tak przepełnionych instrumentów do pomiaru prędkości radialnej.

Jednak zespół naukowców pod przewodnictwem Samuela Gilla (University of Warwick, Wielka Brytania) zademonstrował teraz skuteczny sposób wyłapywania planety po jednym tranzycie TESS.

Gill i jego współpracownicy kontynuowali badanie kandydata na planetę, którego zarejestrował pojedynczy tranzyt TESS we wrześniu 2018 roku. Zespół przeprowadził intensywną kampanię monitorowania fotometrycznego gwiazdy gospodarza kandydata przy użyciu teleskopów NGTS w Chile – i po 79 nocach obserwacji wykryli drugi tranzyt kandydata 390 dni po pierwszym wykrytym przez TESS tranzycie.

Na podstawie połączonych obserwacji fotometrycznych astronomowie byli w stanie zawęzić możliwe okresy orbity dla planety do 13 oddzielnych okresów. Korzystając z tych ograniczeń, mogli następnie przeprowadzić krótkie i wydajne pomiary prędkości radialnej, aby zidentyfikować właściwości planety.

Wynik? NGTS-11 b (lub TOI-1847 b), jak obecnie nazywa się potwierdzona egzoplaneta, jest planetą o masie Saturna na szerokiej, około 35-dniowej orbicie. Ze statyczną temperaturą wynoszącą zaledwie 435 K, NGTS-11 b jest jednym z najchłodniejszych znanych tranzytujących gazowych olbrzymów i cennym celem przyszłej spektroskopii transmisyjnej do zbadania jego atmosfery.

Identyfikacja NGTS-11 b przez Gilla i jego współpracowników z zaledwie jednego tranzytu TESS pokazuje, jak potężna jest naziemna fotometria do namierzania planet na szerokich orbitach. Takie podejście może nam pomóc radykalnie poszerzyć naszą wiedzę na temat wolniej poruszających się, długookresowych światów poza naszym Układem Słonecznym.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *