TESSが2つの星を周回する惑星を発見

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NASAのTESS（Transinging Exoplanet Survey Satellite）のデータを扱う研究者たちは、2つの星を周回する惑星を発見しました。当初、このシステムは、惑星のない日食をしている2つの恒星のペアとして市民科学者によって識別されました。しかし、そのデータを詳しく調べたインターンは、データが誤って識別されていることを発見しました。

インターンの名前はWolf Cukierで、NASAのGoddard Space Flight Center（TESSを管理する代理店）の夏のインターンでした。 Planet Hunters TESSプログラムのZooniverse市民科学者は、TESSデータで星の明るさの変動をキャプチャしてアップロードしました。 Cukierはこれらのアップロードをより綿密に調べていたが、TOI 1338からのデータに出くわした。この画像は、星座Pictorで約1300光年離れたバイナリスターシステムです。

「私は、ボランティアが日食のバイナリとしてフラグを立てたすべてのデータを調べていました。このシステムは、2つの星がお互いの周りを回っており、私たちの視点からはすべての軌道をお互いに日食しています」とCukierは言いました。「インターンシップの約3日後、TOI 1338と呼ばれるシステムからの信号が表示されました。最初は日食だと思っていましたが、タイミングが間違っていました。それは惑星であることが判明しました。」

周惑星は2つの星を周回する惑星であり、これがTESSの最初の惑星です。他にも20を超える確認された周囲と、未確認または疑わしいものがあります。この発見は、American Astronomical Societyの年次総会でのパネルディスカッションで発表されました。 Cukierと他の研究者は、調査結果を論文として科学ジャーナルに投稿しました。

この惑星はTOI 1338 bと呼ばれ、システムで私たちが知っている唯一の惑星です。地球の約6.9倍で、比較のために海王星と土星の間にあります。それが周回する星の1つは太陽よりも約10％重いですが、もう1つは涼しくて暗く、太陽の質量の3分の1しかありません。 TOI 1338 bは星とほぼ同じ平面上にあるため、15日ごとに日食が発生します。

TESSは、私たちとその星の間を通過する惑星を検出することによって機能します。それが起こるたびに、それはトランジットと呼ばれます。その敏感なカメラは、星からの光のこれらの小さな滴を検出できます。 TESSは、同じ空のセクターを一度に27日間研究することにより、太陽系外惑星を検出するという2年間の使命を帯びています。その焦点は、近くの星の周りの地球のような世界を見つけることです。これは、他の観測所や望遠鏡が追跡するのが簡単です。

しかし、TESSや他の惑星ハンターによってこれまでに検出された太陽系外惑星のほとんどは、単一の星を周回しています。 TOI 1338 bのようなCircumbinariesは、検出が困難です。システム内の両方の星も周回しているため、光の中でさまざまな通過や傾斜を解くのは困難です。この場合、小さい方の星が大きい方の星の前を通過するため、惑星の通過と同様の星明かりの低下が生じます。

「これらは、アルゴリズムが実際に苦労する信号のタイプです。」
ヴァセリン・コストフ、主執筆者、SETI研究所、ゴダード宇宙飛行センター

TOI 1338 bの通過は、93日から95日の間で不定期に発生し、不定期になります。また、トランジットの深さと持続時間も、両方の星の動きのために変化します。さらに難しいのは、TESSが惑星の通過を大きな星の前でしか見ることができ、小さな星では見えないという事実です。

「これらは、アルゴリズムが実際に苦労する信号のタイプです」と、SETI Instituteの研究科学者であり、周囲の惑星に関する他の研究に取り組んできたGoddardの筆頭著者であるVeselin Kostovは述べた。「人間の目は、データのパターン、特にこれらのシステムからのトランジットで見られるような非周期的なパターンを見つけるのに非常に優れています。」

Cukierは通過データを見て、最初は不確かでした。惑星の通過と大きな星の前にある小さな星の通過の両方が星明かりの下で同様の落ち込みを生じたため、各通過を個別に検査する必要がありました。最初は小さい方の星がディップを引き起こしているように見えましたが、そのタイミングは日食と一致しませんでした。チームは、Carl Saganの「Contact」の主人公にちなんで名付けられた「Eleanor」と呼ばれるソフトウェアパッケージを使用して、彼らが何を見ているのかを理解できるようにしました。

「すべての画像を通して、TESSは数百万の星を監視しています」とシカゴ大学の大学院生である共著者のAdina Feinsteinは述べています。「それが、私たちのチームがエレノアを作成した理由です。交通データをダウンロード、分析、視覚化するためのアクセスしやすい方法です。私たちは惑星を念頭に置いて設計しましたが、コミュニティの他のメンバーはそれを使用して、星、小惑星、さらには銀河を研究しました。」

TESSはTOI 1338を研究した最初のものではありません。これは、地上から半径方向速度調査で研究されています。このアーカイブデータは、チームがTOI 1338 bの軌道を特定するのに役立ちました。彼らによると、惑星の軌道は次の1000万年の間安定しますが、私たちの観点からは2023年11月に星の前を通過するのをやめます。そして2031年頃には、角度のおかげで通過が再び表示されます軌道の。

ほんの数例しか特定していませんが、周囲は比較的一般的です。周囲の星々は単一の星を周回する惑星よりも通過する可能性が高いにもかかわらず、それらは、特に小さなものを見つけるのは難しいです。

周惑星は、単一の星を周回する惑星と比較して、いくつかの奇妙な特徴を持つことができます。これらのシステムの軌道特性は、複雑で動的な場合があります。一部の天文学者はそれらを「暴力的」と呼んでいます。

2014年に発見された1つの周縁、ケプラー413-bは、11年間で30％も変化する可能性がある軸方向の傾きを持っています。ハビタブルゾーンの内側の端に近く、季節は大きく変動する可能性があります。惑星を研究している天文学者は、66日間隔で発生する3つのトランジットを観察しました。その後、800日間トランジットがありませんでしたが、さらに66日間離れた5つのトランジットが続きました。トランジットのこれらのギャップにより、科学者たちは、そこにはもっと多くの周縁があると信じています。私たちは、トランジットを見るのに適切なタイミングで観測していません。

連星系は一般的であり、天文学者はTESSが2年間のミッションの間に数十万のより多くの連星系を見つけることを期待しています。これに基づいて、宇宙船はより多くの周縁惑星を発見する可能性があります。参考までに、ケプラーは、10の連星星システムで12の惑星を発見しました。