Далекие экзопланеты может быть сложно обнаружить даже при самых лучших наблюдениях. Несмотря на трудности, группа астрономов только что сообщила об открытии газового гиганта, который находится примерно в 400 световых годах от Земли. Он называется TOI-4465 b, и ему требуется 12 часов, чтобы пройти по диску своей звезды за 102 дня.
TOI-4465 b на самом деле впервые наблюдался спутником Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и был зарегистрирован как транзитное событие. Транзит — это когда наблюдаемый объект проходит перед своей звездой с нашей точки зрения здесь, на Земле. Это означает, что планета должна находиться на правильной орбите, чтобы ее можно было увидеть. Кроме того, другие объекты также могут проходить мимо звезд (например, небольшие черные дыры). Поэтому просто увидеть транзит было недостаточно, чтобы подтвердить, что TOI-4465 b является планетой. Астрономам нужно было увидеть его транзит более одного раза, чтобы убедиться, что это не просто единовременное колебание в данных.
Из-за его длинной орбиты астрономы получают только три шанса в год наблюдать TOI-4465 b, и эти окна являются сложными, по словам Захры Эссак из Университета Нью-Мексико. Она руководила командным проектом, посвященным этой газовой гигантской планете. «Окна наблюдения крайне ограничены. Каждый транзит длится около 12 часов, но невероятно редко удается получить 12 полных часов темного, ясного неба в одном месте», — сказала она. «Сложность наблюдения транзита усугубляется погодой, доступностью телескопа и необходимостью непрерывного покрытия».
Что такое TOI-4465 b?
Эта газовая гигантская экзопланета является частью популяции далеких миров, которые лежат в диапазоне размеров нашего собственного Юпитера. На самом деле она примерно на 25% больше по радиусу и имеет примерно в шесть раз большую массу Юпитера, упакованную внутри. Интересно, что этот массивный, плотный мир довольно умеренный, как и большие Юпитеры — его температура колеблется в диапазоне 375–478 К (около 200–400 °F).
Размер и умеренные температуры TOI-4465 помещают ее в редкий класс планет типа Юпитера. Она заполняет пробел между действительно горячими Юпитерами, большинство из которых вращаются чрезвычайно близко к своим звездам по очень коротким (около 10 дней или меньше) орбитам, и нашим собственным холодным Юпитером (который совершает оборот вокруг Солнца за 11,8 лет). 102-дневная орбита поместила бы TOI-4465 b где-то между Меркурием и Венерой, если бы эта планета находилась в нашей собственной Солнечной системе. Этот размер, орбита и более низкая температура делают планету прекрасной целью для будущих наблюдений, особенно с помощью JWST, который также мог бы изучить ее атмосферу в некоторых деталях.
«Это открытие важно, поскольку экзопланеты с длительным периодом обращения (определяемые как имеющие орбитальные периоды более 100 дней) трудно обнаружить и подтвердить из-за ограниченных возможностей и ресурсов для наблюдений. В результате они недостаточно представлены в нашем текущем каталоге экзопланет», — пояснил Эссак. «Изучение этих планет с длительным периодом обращения дает нам представление о том, как формируются и развиваются планетные системы в более умеренных условиях».
Решение проблемы наблюдения
Итак, как ученые наблюдают за TOI-4465 b, учитывая трудности, которые она создает? Эссак и ее команда использовали силу гражданской науки, чтобы продлить время наблюдения по всему миру. Команда обратилась к людям с телескопами, достаточно мощными, чтобы наблюдать за звездой и ее возможной планетой. По крайней мере 24 гражданских ученых из 10 стран использовали свои личные телескопы, чтобы отслеживать следующий транзит. Учитывая их положение по всему миру, эти гражданские ученые смогли покрыть 12-часовое время наблюдения, необходимое для подтверждения транзита. Их данные дополнили дополнительные данные из профессиональных обсерваторий, таких как Паломар в Калифорнии, обсерватория Уиппла в Аризоне, обсерватория Ла Силья в Чили и многих других (перечисленных в упомянутой здесь статье).
«Открытие и подтверждение TOI-4465 b не только расширяет наши знания о планетах в дальних уголках других звездных систем, но и показывает, как увлеченные энтузиасты астрономии могут играть непосредственную роль в передовых научных исследованиях», — сказал Эссак. «Это прекрасный пример силы гражданской науки, командной работы и важности глобального сотрудничества в астрономии».
Несколько ключевых программ сделали возможными эти глобальные усилия, начиная с исходных данных TESS. Члены Подгруппы 1 Программы последующих наблюдений TESS (TFOP SG1), Сети гражданских научных исследований Unistellar (группа любителей и профессионалов, использующих компьютеризированные телескопы Unistellar) и Рабочая группа TESS Single Transit Planet Candidate (TSTPC) во главе с профессором Университета Нью-Мексико Дианой Драгомир.
«Эффективность этого сотрудничества обусловлена инфраструктурой, на которой оно основано. Сеть Unistellar предоставляет стандартизированное оборудование и конвейеры обработки данных, что позволяет гражданским ученым вносить высококачественный вклад. TFOP SG1 предлагает глобальную координационную структуру, которая объединяет профессиональных и любительских астрономов и наблюдательные учреждения. Рабочая группа TSTPC под руководством профессора Драгомира объединяет экспертные знания по обнаружению и последующему наблюдению, необходимые для этих сложных наблюдений», — сказал Эссак.
Гражданская наука позволяет участвовать в исследованиях
Идея использования телескопов астрономов-любителей для участия в научных наблюдениях не нова. Например, в 1980-х годах группа наблюдателей со всего мира входила в состав International Halley Watch. Она была создана для получения изображений кометы с момента ее первого появления в 1985 году до середины 1986 года от как можно большего числа наблюдателей в как можно большем количестве частей света. Возникли и другие усилия гражданских ученых, когда как любительские, так и профессиональные обсерватории работали вместе над изучением таких объектов, как переменные звезды, блазары, сверхновые, новые, покрытия, затмения и многое другое.
Сегодня люди также вовлекаются в другие отрасли науки, включая биологию, здравоохранение и медицинские исследования, экологию и другие краудсорсинговые исследования. Их участие позволяет ученым получать больше данных за более длительные периоды времени и в процессе растягивает исследовательские бюджеты.