Două planete gazoase în jurul unei stele strălucitoare asemănătoare soarelui

În interpretarea acestui artist, două planete gazoase orbitează steaua strălucitoare HD 152843. Aceste planete au fost descoperite datorită proiectului științific cetățean Planet Hunters TESS, în colaborare cu oameni de știință profesioniști. Credit: NASA / Scott Wiessinger

Noaptea, lui Miguel de șapte ani îi place să vorbească cu tatăl său Cesar Rubio despre planete și stele. „Încerc să alimentez asta”, spune Rubio, un mașinist din Pomona, California, care produce piese pentru echipamente de extracție și generare de energie.

Acum băiatul poate susține că și tatăl său a ajutat la descoperirea planetelor. Cesar Rubio este unul dintre mii de voluntari care participă TESS Planet Hunters, un proiect științific cetățean finanțat de NASA care caută dovezi ale planetelor dincolo de sistemul nostru solar sau exoplanete. Știința cetățenească este o modalitate prin care membrii publicului pot colabora cu oamenii de știință. Peste 29.000 de oameni din întreaga lume s-au alăturat efortului TESS Planet Hunters pentru a ajuta oamenii de știință să găsească exoplanete.

Lui Cesar Rubio și fiului său Miguel le place să vorbească despre spațiu împreună. Credit: César Rubio

Planet Hunters TESS a anunțat descoperirea a două exoplanete într-un studiu publicat online în Anunțuri lunare de la Royal Astronomical Society, citând pe Rubio și peste o duzină de oameni de știință cetățeni în calitate de coautori.

Aceste lumi exotice orbitează o stea numită HD 152843, situată la aproximativ 352 de ani lumină distanță. Această stea are aproximativ aceeași masă ca Soarele, dar de aproape 1,5 ori dimensiunea și ușor mai strălucitoare.

Planeta b, de dimensiunea lui Neptun, este de aproximativ 3,4 ori dimensiunea Pământului și orbitează steaua sa în aproximativ 12 zile. Planeta C, planeta exterioară, are aproximativ 5,8 ori dimensiunea Pământului, făcându-l un „sub-Saturn”, iar perioada sa orbitală este cuprinsă între 19 și 35 de zile. În propriul nostru sistem solar, aceste două planete ar fi bine pe orbita lui Mercur, care este de aproximativ 88 de zile.

„Studierea lor împreună, ambele în același timp, este cu adevărat interesantă pentru constrângerea teoriilor despre modul în care planetele se formează și evoluează în timp”, a spus Nora Eisner, doctorandă în astrofizică la Universitatea Oxford din Marea Britanie și autor al studiului.

TESS reprezintă Transiting Exoplanet Survey Satellite, o navă spațială NASA lansată în aprilie 2018. Echipa TESS a folosit datele de la observator pentru a identifica peste 100 de exoplanete și peste 2.600 de candidați care așteaptă confirmarea.

Planet Hunters TESS, operat prin intermediul site-ului web Zooniverse, a început în decembrie 2018, la scurt timp după ce primele date TESS au devenit publice. Voluntarii se uită la grafice care arată strălucirea diferitelor stele în timp. Ei observă care dintre aceste comploturi arată o scădere scurtă a strălucirii stelei, apoi o ascensiune la nivelul inițial. Acest lucru se poate întâmpla atunci când o planetă traversează fața stelei sale, blocând un pic de lumină – un eveniment numit „tranzit”.

Proiectul Planet Hunters împarte fiecare complot de lumină, numit „curbă de lumină”, cu 15 voluntari. În fundalul site-ului, un algoritm colectează toate trimiterile voluntarilor și selectează curbele de lumină raportate de mai mulți voluntari. Eisner și colegii săi examinează apoi curbele de lumină de top și determină care ar fi bune pentru monitorizarea științifică.

Alexander Hubert studiază pentru a deveni profesor de matematică și latină, dar se bucură de proiecte științifice cetățenești în astronomie. Credit: Alexandre Hubert

Chiar și într-o epocă a tehnicilor computerizate sofisticate, cum ar fi învățarea automată, a avea un mare grup de voluntari care examinează datele din telescop este de mare ajutor pentru cercetători. Deoarece cercetătorii nu pot instrui perfect computerele pentru a identifica semnăturile unor planete potențiale, ochiul uman este încă valoros. „Acesta este motivul pentru care mulți candidați la exoplanetă sunt ratați și de ce știința cetățenilor este excelentă”, a spus Eisner.

În cazul HD 152843, oamenii de știință cetățeni au examinat un grafic care arată luminozitatea acestuia în cursul unei luni de observații TESS. Curba luminii a arătat trei văi distincte, ceea ce înseamnă că cel puțin o planetă ar putea orbita steaua. Cei 15 oameni de știință cetățeni care au examinat această curbă de lumină au raportat cel puțin două tranzite, iar unii au raportat curba de lumină pe forumul de discuții online TESS Planet Hunters.

Apoi, oamenii de știință au aruncat o privire mai atentă. Prin compararea datelor cu modelele lor, au estimat că două tranzite au venit de pe planeta interioară și cealaltă de pe a doua planetă exterioară.

Pentru a se asigura că semnalele de tranzit proveneau de pe planete și nu din alte surse, cum ar fi stelele care alunecau, treceau asteroizii sau mișcările TESS în sine, oamenii de știință trebuiau să privească steaua cu o altă metodă. Au folosit un instrument numit HARPS-N (High Precision Radial Velocity Planet Finder for the emisfera nordică) la Telescopio Nazionale Galileo din La Palma, Spania, precum și EXPRESS (Spectrometrul de precizie extremă), un instrument de la Observatorul Lowell din Flagstaff. , Arizona. HARPS și EXPRES ambele caută prezența planetelor examinând dacă lumina stelelor „pâlpâie” datorită planetelor care orbitează steaua lor. Această tehnică, numită metoda vitezei radiale, permite, de asemenea, oamenilor de știință să estimeze masa unei planete îndepărtate.

În timp ce oamenii de știință nu au putut obține un semnal suficient de clar pentru a localiza masele planetelor, au obținut suficiente date despre viteza radială pentru a face estimări de masă – de aproximativ 12 ori masa Pământului pentru planeta b și de aproximativ 28 de ori masa Pământului pentru planeta c. Măsurătorile lor validează doar semnale care indică prezența planetelor; sunt necesare mai multe date pentru a-și confirma masele. Oamenii de știință continuă să observe sistemul planetar cu HARPS-N și speră să aibă mai multe informații despre planete în curând.

Elisabeth Baeten a participat la mai mult de o duzină de studii științifice publicate în cadrul proiectelor Zooniverse. Credit: Elisabeth Baeten

Cercetătorii ar putea avea în curând instrumente de înaltă tehnologie pentru a vedea dacă aceste planete au atmosfere și ce gaze sunt prezente în ele. Telescopul spațial James Webb al NASA, lansat la sfârșitul acestui an, va putea examina tipurile de molecule care alcătuiesc atmosfera planetelor precum cele din acest sistem, în special planeta exterioară mai mare. Planetele HD 152843 sunt mult prea fierbinți și gazoși pentru a susține viața așa cum o cunoaștem, dar sunt de neprețuit de studiat pe măsură ce oamenii de știință descoperă gama posibilelor planete din galaxia noastră.

„Facem pași mici spre găsirea unei planete asemănătoare Pământului și studierea atmosferei sale și continuăm să depășim limitele a ceea ce putem vedea”, a spus Eisner.

Oamenii de știință cetățeni care au clasat curba de lumină HD 152843 ca o posibilă sursă de planete în tranzit, pe lângă cei trei moderatori ai forumului de discuții Vânătorii de Planete, au fost rugați să-și includă numele în calitate de coautori ai studiului care anunța descoperirea acestor planete.

Unul dintre acești oameni de știință cetățeni este Alexander Hubert, student la matematică și latină în Würzburg, Germania, care intenționează să devină profesor de liceu. Până în prezent, el a clasificat peste 10.000 de curbe de lumină prin intermediul Planet Hunters TESS.

„Uneori regret că în vremea noastră trebuia să ne limităm la una, poate la două materii, ca pentru mine, latina și matematica”, a spus Hubert. „Sunt foarte recunoscător pentru oportunitatea oferită de Zooniverse de a participa la ceva diferit.”

Elisabeth Baeten din Leuven, Belgia, o altă co-autoră, lucrează în administrarea reasigurărilor și spune că clasificarea curbelor de lumină pe Planet Hunters TESS este „relaxantă”. Interesată de astronomie încă din copilărie, a fost unul dintre primii voluntari pentru Galaxy Zoo, un proiect de astronomie științifică cetățean care a început în 2007. Galaxy Zoo a invitat participanții să clasifice formele de galaxii îndepărtate.

În timp ce Baeten a făcut parte din mai mult de o duzină de studii publicate ca parte a proiectelor Zooniverse, noul studiu este prima publicație științifică a lui Rubio. Astronomia a fost un interes de lungă durată și ceva ce poate împărtăși cu fiul său. Cei doi se uită uneori la site-ul web Planet Hunters TESS.

„Simt că contribuie, chiar dacă este doar o mică parte”, a spus Rubio. „În special cercetarea științifică, este satisfăcătoare pentru mine.

NASA are o mare varietate de colaborări științifice ale cetățenilor pe teme care variază de la științele Pământului la Soare și la universul în general. Oricine din lume poate participa. Descoperiți cele mai noi oportunități de pe science.nasa.gov/citizenscience.

Referință: „Planet Hunters TESS III: two planets tranziting around the bright G pitic HD 152843” de NL Eisner, BA Nicholson, O Barragán, S Aigrain, C Lintott, L Kaye, B Klein, G Miller, J Taylor, N Zicher LA Buchhave, DA Caldwell, J Horner, J Llama, A Mortier, VM Rajpaul, K Stassun, A Sporer, A Tkachenko, JM Jenkins, D Latham, G Ricker, S Seager, J Winn, S Alhassan, EML Baeten, SJ Bean , DM Bundy, V Efremov, R Ferstenou, BL Goodwin, M Hof, T Hoffman, A Hubert, L Lau, S Lee, D Maetschke, K Peltsch, C Rubio-Alfaro și GM Wilson, 12 mai 2021, Anunțuri lunare de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stab1253