Z tym trzeba było poczekać do Świąt. Tylko jedna chwila.
25 grudnia 2020 roku teleskop kosmiczny NASA TESS (TESS – Transiting Exoplanet Survey Satellite) zarejestrował spadek jasności gwiazdy. To właśnie to pojedyncze przejście planety na tle gwiazdy rozpoczęło polowanie na NGTS-38b, świat, którego masa okazała się prawie pięciokrotnie większa od masy Jowisza.
Astronomowie od lat poszukiwali planet krążących w pobliżu swoich gwiazd. Krótkie orbity, prywatne przejścia, dane świetlne.
Ale w tym przypadku było inaczej.
NGTS-38b wykonuje pełny obrót w ciągu 180 dni. To jest „super Jowisz”. Chociaż termin ten zwykle oznacza jedynie masywność, a nie prędkość, kolosalna masa w tym przypadku w połączeniu z okresem orbitalnym wynoszącym blisko sześć miesięcy sprawia, że obiekt jest statystyczną anomalią dla metody tranzytu.
„To niesamowite odkrycie… znalezienie obiektu z tak dużej odległości – 100 dni – to wielkie wydarzenie!”
Właściwie 180 dni. Toby Rodel, doktorant, który w imieniu Queen’s University w Belfaście kierował odkryciem, nie tylko znalazł planetę. Czekał na nią.
Dlaczego planety o długich okresach orbitalnych są tak trudne do uchwycenia?
Wyobraź sobie geometrię sytuacji.
Aby zobaczyć planetę metodą tranzytu, musi ona przejść dokładnie pomiędzy swoją gwiazdą a Ziemią. Jeśli orbita jest szeroka, takie przejście zdarza się niezwykle rzadko. Okres 180 dni oznacza, że możesz zobaczyć jeden tranzyt co sześć miesięcy.
Zespół Rodela kierował teleskopy NGTS (Next Generation Transit Survey) w Chile na gwiazdę docelową przez ponad 200 kolejnych nocy.
Po co?
Aby nagrać ostatnią część drugiego tranzytu.
To było konieczne. Jedno przejście daje szacunkowy czas i rozmiar. Dwa fragmenty potwierdzają ten okres. Bez tego potwierdzenia dane pozostają jedynie prawdopodobieństwem.
Ale nawet po dwóch przejściach masa pozostaje nieznana. Przynajmniej nie bezpośrednio.
Zespół rozdzielił światło gwiazdy, aby zmierzyć drobne wahania. Grawitacja planety przyciąga gwiazdę, powodując jej lekki ruch. Analizując te ruchy wraz z danymi dotyczącymi tranzytu, naukowcy obliczyli prawdziwą masę planety: 4,5 masy Jowisza.
A co z promieniem? Około 8% więcej niż Jowisz.
To gęsty obiekt. Kompaktowy gigant.
Orbita jest dziwna. I to jest ważne
Większość egzoplanet odkrytych tą metodą krąży blisko swoich gwiazd. Są gorące. Atmosfera została z nich wyrwana.
NGTS-38b jest inny.
Jego orbita nie jest kołowa. Jest eliptyczny.
W swoim najbliższym punkcie gwiazda znajduje się tylko nieco dalej od Merkurego od naszego Słońca. W najdalszym punkcie planeta znajduje się prawie w tej samej odległości od gwiazdy, co Ziemia od Słońca.
Gwiazda matka jest większa i gorętsza od naszej, więc planeta pozostaje ciepła. Ale jest chłodniej niż ultragorące Jowisze, które zwykle badamy.
Dlaczego temperatura ma znaczenie?
„Ta planeta ma znacznie niższą temperaturę… to świetna okazja, aby zbadać, co spaja księżyce i pierścienie”.
O to właśnie chodzi.
Większość znanych egzoplanet znajduje się zbyt blisko swoich gwiazd, aby zapewnić stabilne systemy satelitarne. Siły pływowe rozrywają je na strzępy. NGTS-38b jest dalej. Jego grawitacja jest silna.
Czy może pomieścić satelity?
Czy mógłby mieć pierścionki?
Nigdy nie potwierdziliśmy obecności żadnego z nich poza naszym Układem Słonecznym. Jeśli tam są, ta planeta może być najlepszym kandydatem do udowodnienia ich istnienia.
Dwie drużyny. Jedna planeta. Brak dopasowań
Nauka nie lubi samotników.
Podczas gdy zespół Rodela opublikował swoje wyniki w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, odrębny zespół kierowany przez Felipe Rojasa z Uniwersytetu Adolfo Ibáñeza niezależnie zidentyfikował układ.
Nazwali planetę TIC-659102228 b.
Ta sama planeta. Ta sama metoda. Ten sam wynik.
Rojas jako kluczowe cechy zauważył „umiarkowaną ekscentryczność” i masę. Takie światy zachowują ślady swojego powstania. W niczym nie przypominają planet, które obserwowaliśmy przez ostatnie dwadzieścia lat.
Zmienił się obszar badań.
Wykrywanie planet o długich okresach orbitalnych nie było możliwe, gdy wystrzelono Keplera. Teraz jest to możliwe.
Czy to oznacza, że jesteśmy blisko odkrycia bliźniaka Ziemi?
Nie bardzo.
Profesor Christopher Watson był kategoryczny: „Ta planeta wcale nie jest podobna do Ziemi”.
Jednak udowodnienie, że potrafimy wykryć masywne planety na szerokich orbitach, stanowi skok techniczny. To poszerza granice tego, co można zaobserwować.
Co sprawia, że NGTS-38b jest wyjątkowy
Oto krótkie podsumowanie:
- Masa: 4,5 masy Jowisza.
- Promień: ~1,08 promienia Jowisza.
- Okres orbity: 180 dni ziemskich.
- Mimośród: Umiarkowany (orbita owalna).
- Metoda detekcji: Tranzyt + prędkość radialna (oscylacje gwiazd).
To „ciepły” super-Jowisz. Nie gorąco. Nie zimno.
Znajduje się w luce, którą dopiero zaczynamy badać.
Większość badań dotyczących transportu filtruje dane na korzyść krótkich okresów. Oczekują szybkiego zwrotu inwestycji. NGTS-38b kazał mi czekać.
I to się opłaciło.
Dane zostały opublikowane. Otrzymano niezależne potwierdzenie. Planeta jest prawdziwa.
Teraz obserwujemy gwiazdę. Czekamy na kolejny tranzyt. I być może właśnie wtedy zobaczymy cień satelity przecinający wraz z nim dysk gwiazdy.
