Вчені виявляють планети за допомогою космічного телескопа CHEOPS

За допомогою космічного телескопа CHEOPS міжнародній групі європейських астрономів вдалося чітко визначити існування чотирьох нових екзопланет. Чотири міні-Нептуни менші та холодніші, і їх важче знайти, ніж так звані екзопланети Гарячого Юпітера, яких було знайдено у великій кількості. Дві з чотирьох отриманих статей очолювали дослідники з Бернського та Женевського університетів, які також є членами Національного центру досліджень (NCCR) PlanetS.

CHEOPS — це спільна місія Європейського космічного агентства (ESA) та Швейцарії під керівництвом Бернського університету у співпраці з Женевським університетом. З моменту запуску в грудні 2019 року надзвичайно точні вимірювання CHEOPS сприяли кільком ключовим відкриттям у галузі екзопланет.

Члени NCCR PlanetS доктор Солен Ульмер-Молл з Бернського та Женевського університетів і доктор Х’ю Осборн з Бернського університету використали унікальну синергію CHEOPS і супутника NASA TESS, щоб виявити серію невловимих екзопланет. Планети під назвами TOI 5678 b і HIP 9618 c відповідно мають розміри Нептуна або трохи менше з радіусами 4,9 і 3,4 Землі.

Відповідні статті щойно були опубліковані в журналах Astronomy & Astrophysics і Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Двоє інших членів міжнародної групи, Емі Тусон з Кембриджського університету (Велика Британія) і доктор Золтан Гараї з Готардської астрофізичної обсерваторії ELTE (Угорщина), публікуючи публікації в тих самих журналах, використали ту саму техніку, щоб ідентифікувати дві схожі планети в інших країнах. системи.

Синергія двох супутників

Супутник CHEOPS спостерігає за яскравістю зірок, щоб зафіксувати легке затемнення, яке відбувається, коли планета, що обертається, проходить перед своєю зіркою з нашої точки зору. Шукаючи ці події затемнення, які називаються «транзитами», вчені змогли виявити більшість із тисяч екзопланет, які, як відомо, обертаються навколо зірок, крім нашого Сонця.

«Супутник NASA TESS відмінно справляється з виявленням транзиту екзопланет, навіть найскладніших малих планет. Однак він змінює своє поле зору кожні 27 днів, щоб швидко сканувати більшу частину неба, що не дозволяє йому знаходити планети на більшій орбіті. періоди», — пояснює Г’ю Осборн.

З усім тим, супутник TESS зміг спостерігати окремі транзити навколо зірок TOI 5678 і HIP 9618. Повернувшись у те саме поле зору через два роки, він міг знову спостерігати подібні транзити навколо тих самих зірок. Незважаючи на ці спостереження, все ще не можна було зробити однозначний висновок про наявність планет навколо цих зірок, оскільки інформація була неповною.

«Ось тут і вступає в гру CHEOPS: зосереджуючись на одній зірці за раз, CHEOPS — це подальша місія, яка ідеально підходить для продовження спостереження за цими зірками, щоб знайти відсутню інформацію», — доповнює Солен Ульмер-Молл.

Довга гра в «хованки»

Підозрюючи наявність екзопланет, команда CHEOPS розробила метод, щоб не витрачати наосліп дорогоцінний час на спостереження в надії виявити додаткові транзити. Вони прийняли цілеспрямований підхід, заснований на дуже небагатьох підказках, які надав транзит, спостережений TESS. Виходячи з цього, Осборн розробив програмне забезпечення, яке пропонує та розставляє пріоритети кандидатських періодів для кожної планети. «Потім ми граємо в щось на кшталт «хованок» з планетами, використовуючи супутник CHEOPS», — каже Осборн.

«Ми спрямовуємо CHEOPS на ціль у визначений час, і залежно від того, спостерігаємо ми транзит чи ні, ми можемо виключити деякі з можливостей і спробувати знову в інший час, доки не буде унікальне рішення для орбітального періоду». Вченим знадобилося п’ять і чотири спроби відповідно, щоб чітко підтвердити існування двох екзопланет і визначити, що TOI 5678 b має період 48 днів, а HIP 9618 c – 52,5 дня.

Ідеальні цілі для JWST

На цьому історія для вчених не закінчується. Завдяки нещодавно знайденим обмеженим періодам вони могли звернутися до наземних спостережень за допомогою іншої методики під назвою радіальна швидкість, яка дозволила команді визначити маси відповідно 20 і 7,5 маси Землі для TOI 5678 b і HIP 9618 c.

Маючи розмір і масу планети, відома її щільність, і вчені можуть отримати уявлення про те, з чого вона складається. «Для міні-Нептунів, однак, щільності недостатньо, і є ще кілька гіпотез щодо складу планет: вони можуть бути або кам’янистими планетами з великою кількістю газу, або планетами, багатими водою та з дуже парною атмосферою. «, — пояснює Ульмер-Молл.

«Оскільки чотири нещодавно відкриті екзопланети обертаються навколо яскравих зірок, це також робить їх об’єктами першочергового інтересу для місії космічного телескопа Джеймса Вебба JWST, який може допомогти розгадати загадку їхнього складу», — говорить Ульмер-Молл.

Атмосфери більшості екзопланет, що спостерігалися досі, походять від Гарячих Юпітерів, які є дуже великими та гарячими екзопланетами, що обертаються близько до своєї батьківської зірки. «Чотири нові планети, які ми виявили, мають набагато помірнішу температуру «всього» від 217 до 277ºC. Ці температури дозволяють виживати хмарам і молекулам, які інакше були б знищені інтенсивним теплом Гарячих Юпітерів. І вони потенційно можуть бути виявлені за допомогою JWST», як пояснює Осборн.

Чотири нещодавно виявлені планети, менші за розміром і з довшим періодом обертання, ніж Гарячі Юпітери, є першим кроком до спостереження за транзитними планетами, подібними до Землі.