za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Космический телескоп TESS открыл первые две планеты



Калибровочные изображения камер космического телескопа TESS, которые были сделаны 7 августа этого года четырьмя камерами этого космического телескопа с экспозицией по 30 минут. На снимках видно десяток созвездий от Козерога до Живописца. На изображениях можно заметить ближайшие галактики – Большое и Малое Магелланово облако, шаровое скопление 47 Тукана (NGC 104), а так же множество ярких звезд 2-6 звездной величины.

Снимки в оригинальном разрешении (3970х4056 пикселей или 21.3 МВ) можно скачать здесь.


   В прошедшем сентябре в Архив.орг появились сразу три публикации (1, 2, 3) по поводу первых открытий космического телескопа TESS, сделанных при наблюдении первого сектора южного неба. Эти наблюдения были проведены между 18 июлем и 22 августа 2018 года.



   За первые 2 года работы телескоп TESS должен провести поиск транзитных планет в 26 секторах на 85% площади неба (за исключением эклиптики). Хотя наблюдения первого сектора покрыли лишь 5% неба (или примерно 2300 квадратных градусов), но с помощью них удалось обнаружить две новые транзитные планеты у одних из ближайших звезд. Речь идет о системах Пи Столовой Горы и LHS 3844, находящихся на расстояние в 18 и 15 парсек от Земли. Первая система похожа на наше Солнце, вторая на Проксима Центавра. В связи с этим первая звезда видна даже невооруженным глазом (V=5.65), а вторая недоступна даже для любительских телескопов (V=15.3). В последнем случае ситуацию улучшает тот факт, что сдвиг теплового излучения поздних красных карликов в инфракрасный спектр приводит к тому, что видимая яркость LHS 3844 на снимках TESS доходит до 12 звездной величины (для первой системы видимый блеск для TESS близок к 5.1-ой звездной величине).

  Обе системы были включены в специальный список 200 тысяч близких звезд, в связи с этим для них была получена фотометрия с экспозициями по 30 и 2 минуты.

   Большая видимая яркость первой системы привела к тому, что для неё TESS получил точность фотометрии, достигающую 10.5 ppm на 6-часовых интервалах или 142 ppm на 2-минутных интервалах.  Подобная точность сравнима с точностью фотометрии космического телескопа “Кеплер”, и позволяет легко зарегистрировать транзит близнеца Земли с глубиной в 84 ppm и длительностью в 12 часов. На полученной фотометрической кривой системы Пи Столовой Горы отлично видны пять 3-часовых транзитных событий с глубиной около 300 ppm:



   Очевидно, что из-за значительной тусклости второй системы точность фотометрии для неё гораздо хуже. В связи с этим только поиск периодичностей смог обнаружить транзиты глубиной в 4000 ppm, которые повторяются каждые 11 часов:





   SNR первого сигнала составил 9.1, а для второго 32. В итоге эти фотометрические наблюдения позволили сделать вывод о факте обнаружения транзитных планет радиусом 1.8 и 2.1 радиусов Земли, обращающихся вокруг своих звезд с периодами в 8 суток и 11 часов.

   Интересно отметить, что обе близкие системы уже стали целью поисков планет с помощью  наземных телескопов. Более того обе новые планеты можно было обнаружить с помощью существующих данных наземных телескопов.

   Первая система попала в список около 200 солнцеподобных звезд, у которых производился поиск аналогов Юпитера с помощью австралийского спектрографа UCLES. Первые 28 измерений этого спектрографа позволили обнаружить массивную планету с минимальной массой в 10 масс Юпитера и периодом обращения в 6 лет. К 2015 году число измерений выросло до 77 со средней погрешностью измерений в 2.13 метров в секунду. Кроме того звезда активно наблюдалась на европейском спектрографе HARSP.  На нём с декабря 2003 года по март 2016 года было получено 145 измерений лучевой скорости с погрешностью в 0.78 метров в секунду. После проведенной модернизации спектрографа HARSP в июне 2015 года было получено ещё 17 измерений, у которых средняя погрешность снизилась до 0.38 метров в секунду. Анализ обоих рядов измерений позволяет обнаружить сигнал второй планеты с периодом в 6.26 суток:



   Эти измерения позволили определить массу новой планеты (4.6 масс Земли) и её примерную среднюю плотность в 3 грамма на кубический сантиметр. В итоге, это означает, что вероятнее всего планета состоит почти полностью из воды:



   Точность измерения средней плотности планеты оказалась лучше 25%, что помещает планету в один ряд с наиболее хорошо изученными небольшими экзопланетами:



   По причине тусклости второй системы для нёё никогда не делалось измерений лучевых скоростей. Лишь за месяц до начала работы TESS звезда стала частью целенаправленной программы по спектроскопии слабоизученных близких звезд, которая проводится на спектрографе CHIRON в Чили. На этом спектрографе с 18 июня по 8 сентября было получено 5 спектров. Ещё два дополнительных спектра были взяты с помощью спектрографа CORALIE 10 и 11 сентября. Погрешность измерений лучевой скорости звезды составила несколько десятков метров в секунду, что позволяет лишь получить верхний предел на массу планеты в районе одной массы Юпитера (статистический уровень доверия в 3 сигм). Ожидается, что дальнейшие наблюдения должно окончательно определить массу планеты. В случае каменой планеты её масса должна быть близка к 2.8 массам Земли при полуамплитуде периодического колебания лучевой скорости звезды в 8 метров в секунду.

   В то же время звезда попала в список 3 тысяч звезд, для которых проект MEarth производил поиск транзитных планет с помощью 16 40-см телескопов, размещенных в Аризоне и Чили. В итоге с 10 января 2016 года по 25 августа 2018 года южные телескопы проекта получили для системы 1935 фотометрических измерений. Система поиска транзитов проекта MEarth в режиме онлайн не обнаружила транзитов в системе. Однако последующий поиск периодических сигналов в системе привел к неожиданному подтверждению того же 11-часового сигнала повторяющихся затмений:




   Как видно периодические сигналы в данных TESS и MEarth являются очень похожими. Кроме того наблюдения проекта MEarth позволили определить период вращения звезды: около 128 суток.

   Сравнительно большая глубина транзита привела к тому, что он был почти сразу независимо подтвержден с помощью 0.4-1 метровых телескопов в Чили. Эти подтверждающие наблюдения были проведены 8,9,10 и 16 сентября. Недавно были одобрены внеплановые 100-часовые наблюдения на космическом инфракрасном телескопе “Спитцер” с целью измерения фазовой кривой планеты с ультракоротким периодом обращения.

   Информации о подтверждающих наблюдениях системы Пи Столовой Горы пока нет, известно лишь, что из-за близости системы к южному эклиптическому полюсу планета будет наблюдаться TESS дополнительные 5 месяцев. В то же время отмечается, что почти рекордная видимая яркость системы упростит наблюдения на крупных телескопах:



   Кроме того отмечается, что транзитная конфигурация одной из планет системы увеличивает шансы, что и второй массивный объект системы является так же планетой, а не коричневым карликом или маломассивной звездой. Отмечается, что анализ опубликованных астрометрических измерений телескопа Gaia показывает отклонение на 295 угловых микросекунд (статистический уровень доверия 37 сигм). Для сравнения прогнозировалось, что к концу миссии телескопа Гайя, он сможет обнаружить воздействие внешней планеты на статистическом уровне доверия больше, чем в 10 сигм.

   Вышеназванная пара планет стала не единственными открытиями телескопа TESS. Так у первой системы значится обозначение TOI  ID 144, а у второй TOI ID 136. TOI расшифровывается, как TESS Object Interest. Это означает, что в первом секторе было обнаружено как минимум 144 планетных кандидатов.

   Авторы отмечают, что после наблюдения первого сектора остаётся ещё 90% площади неба, которое пока не наблюдалось космическими телескопами TESS и “Кеплер”. С последними двумя открытиями на первом секторе телескопа TESS число известных систем с транзитными планетами в радиусе 30 парсек от Земли выросло с 12 до 14 (а самих планет с 22 до 24):



   Дополнительные возможные транзитные планеты найдены у Проксима Центавра, Альфа Центавра B, GJ 436 и TRAPPIST-1. Существует высокая вероятность, что транзитными планетами являются дополнительные планеты в системах 55 Рака, Пи Столовой Горы, Глизе 1132 и LHS 1140. Интересно отметить, что с публикацией второго релиза астрометрических данных телескопа Gaia самой близкой открытой системой телескопа “Кеплер” стала малоизвестная система К2-129 (EPIC 214787262), а не Глизе 9827.

   Обилие небольших транзитных планет по сравнению с транзитными газовыми гигантами у близких звезд подтверждает ранние выводы о преобладание небольших планет над большими, сделанные ранее на основе методов лучевых скоростей и транзитных обзоров более далеких и тусклых звезд. Процесс подтверждения транзитных планет у близких звезд является значительно более простым в связи с их более высокой яркостью и высоким собственным движением (большое собственное движение близких звезд упрощает исключение сценария фоновых затменных двойных звезд – подобные звездные переменные могут имитировать транзиты планет).

   Так как первые два уникальных открытия телескопа TESS были сделаны на первом секторе, который покрывает лишь 5% неба, то очевидно, что в ближайшие месяцы число известных близких транзитных планет вырастет в несколько раз: как минимум до 65 планет. Для сравнения все известные к этому времени транзитные планеты ближе 30 парсек были открыты в 21 веке:



   Интересно отметить, что Пи Столовой Горы находится на 115-ом месте среди всех желтых карликов по близости к Земле (для сравнения  55 Рака находится на 32-ом месте среди желтых карликов, а HD 219134 на 19-ом месте среди оранжевых карликов). Остаётся только догадываться насколько близко к Земле окажутся ближайшие транзитные планеты, из тех которые обнаружит космический телескоп TESS.

   Кроме того можно отметить, что в последние годы разрыв между космическими и наземными телескопами стремительно сокращается. Недавно был установлен новый рекорд для наземных широкоугольных обзоров: у опубликованной планеты NGTS-4b глубина транзита составила всего 0.13±0.02% (блеск родительской звезды при этом составляет 13 звездных величин при периоде обращения планеты в 1.3 суток). Для этого уникального открытия 40-см телескоп проекта NGTS сделал более 190 тысяч снимков с экспозициями по 10 секунд (суммарная длительность наблюдений 22 суток). В целом же в радиусе 30 парсек находится около 11 тысяч систем (подобная оценка получается при аппроксимации 50 известных систем в радиусе 5 парсек).

    Естественно продолжается и сам поиск самих ближайших систем. Твиттер проекта Backyard Worlds сообщает о новых подтверждениях кандидатов по сравнению с последним обновлением блога проекта, в котором говорилось о том, что к 12 июля подтверждено 42 коричневых карликов. Можно привести наиболее интересные из этих сообщений:
1)      Подтверждены первые 3 Y-карлика, которые открыты в ходе проекта. Для сравнения к этому времени проект нашел 50 кандидатов в такие объектов, а всего к сегодняшнему дню известно лишь 26 подобных небесных тел. Возможно среди новых подтвержденных Y-карликов есть три объекта, которые в августе и сентябре наблюдал космический телескоп “Хаббл” (WISE0014+7951, WISE0830+2837 и WISE0830-6323 с экспозициями примерно по одному часу на ближнем ИК).
2)      Среди кандидатов проекта есть два объекта, которые могут находиться между 10 и 20 парсеками.  Кроме того среди кандидатов есть два двойных коричневых карлика с угловым разделением меньше 2 угловых секунд.
3)      На телескопе Кек подтверждены другие три кандидата, среди которых поздний Т-карлик с J=18.3.
4)      На 3.5-метровом телескопе обсерватории Apache Point Observatory в течение трех половинок наблюдательных ночей были получены спектры 4 кандидатов, а на телескопе IRTF ещё 14 других кандидатов.
5)      При наблюдениях на инфракрасном телескопе IRTF проверяются кандидаты в блуждающие планеты.

   Одновременно в сентябре появилась публикация о работе другого важнейшего инструмента в деле уточнения списка ближайших систем к Солнечной Системе. Речь идет о программе космического инфракрасного телескопа “Спитцере” по определению параллаксов коричневых карликов спектральных типов T и Y. В опубликованной работе приводятся найденные значения параллаксов для 22 объектов, которые наблюдались “Спитцером” от 2 до 7 лет. Из этих 22 объектов только для 4 объектов впервые были определены параллаксы. Ближайшим среди объектов с опубликованными параллаксами является WISE 1639-6847, который на втором месте среди самых холодных Y-карликов из известных. Для него определенный параллакс равен 228.1±8.9 mas. Для сравнения в другой работе было опубликовано другое значение параллакса для этой системы (202.3±3.1 mas, Tinney et al. (2014)). Система является одной из двух, принадлежность которых к 5-парсековой выборке остаётся под вопросом. Второй системой из них является система 40 Эридана или Глизе 166 (в DR2 параллакс оказался немного меньше 200 mas - 199.4552±0.3204 mas; у “Гиппарха” значении равно 200.62±0.23 mas). Низкая точность измерений “Гайя” объясняется большой яркостью звезд тройной системы (V=4.42, 9.52 и 11.17 звездных величин).
   Кроме того в работе говорит о том, что в настоящее время на телескопе "Спитцер" проводятся измерения параллаксов для 143 коричневых карликов, которые находятся ближе 20 парсек.

   В заключение остаётся подчеркнуть, что последние новости подтверждают стремительный рост знаний об ближайших мирах в окрестностях Солнечной Системы в наши дни. Текущая ситуация подобна эпохе Великих географических открытий, когда мореплаватели открывали целые неизвестные континенты и границы известного обитаемого мира увеличились где-то в 2-3 раза.
Tags: космический телескоп TESS, транзитный метод, экзопланеты
Subscribe
promo za_neptunie july 10, 2014 20:36 8
Buy for 30 tokens
Число постов в блоге перевалило за сотню, поэтому я решил систематизировать их по различным тематиками. Это поможет мне и моим читателям быстрее находить в блоге интересную информацию. Последнее обновление от 4 августа 2014 года Венера Новая книга о Венере Венера-Экспресс готовится к…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments