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苔丝发现的第一个环双星行星这名高中生功不可没

2020-01-17 03:09:46  阅读:7332+ 作者:责任编辑NO。谢兰花0258

这是一张艺术插图,显现了TOI 1338体系中的两颗恒星在咱们的视平面内彼此盘绕工作,构成了一个食双星体系。设想自己身处TOI 1338 b行星上,你就能每15天看到一次“日食”。

图片来自:NASA戈达德航天飞翔中心/高校空间研讨协会(Universities Space Research Association,USRA)的克里斯 史密斯(Chris Smith)

2019年夏天,沃尔夫 库基尔(Wolf Cukier)在纽约斯卡斯代尔高中(Scarsdale High School)完结了他的高三学习后,以暑期实习生的身份加入了美国航空航天局(NASA)坐落马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞翔中心(Goddard Space Flight Center)。实习期间,他的作业是查看NASA的系外行星凌星巡天卫星“苔丝”(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)拍下的恒星亮度改变数据,并将排查后的成果上传至“行星猎人苔丝”(Planet Hunters TESS)公民科学项目中。

“我一向在查看一切被志愿者标记成食双星(eclipsing binary)的数据,在食双星这种特别的体系中,两颗恒星彼此盘绕工作,而且从咱们的视点来看两者的轨迹都会使彼此相食。”库基尔说道,“实习了大约三天之后,我调查到了一个名为TOI 1338的体系的亮度改变信号。起先,我以为这是一次恒星相食,但发现机遇不对,后来才查出是有一颗行星存在。”

凭借NASA的系外行星凌星巡天卫星“苔丝”的数据,研讨人员发现了该使命的第一个环双星行星,即盘绕双星工作的行星。这颗行星被命名为TOI 1338 b,体积大约比地球大6.9倍,也便是巨细介于海王星和土星之间。它坐落绘架座方向间隔地球1300光年的一个双星体系中,体系中的两颗恒星伴星在咱们的视平面内彼此盘绕工作,形成了食双星,其间一颗恒星的质量大约比咱们的太阳重10%,而另一颗恒星则温度更低、亮度更暗,质量也只要太阳的三分之一。TOI 1338 b的公转时刻并非安稳不变,由93天至95天不等(由于体系中恒星的轨迹运动,它公转的程度和继续时刻一向在改变)。“苔丝”只能调查到TOI 1338 b工作到较大恒星前方时发生的亮度的改变,关于较小恒星的凌星现象则因过于弱小而无法检测到。至少在未来一千万年内,TOI 1338 b的公转轨迹都是安稳的,可是,公转轨迹与咱们视平面的夹角会有很大的改变,以至于2023年11月之后,在咱们看来TOI 1338 b行星的凌星现象将会中止,然后在8年后也便是2031年康复。

视频来历:NASA戈达德航天飞翔中心

字幕制作:哇喳@NASA爱好者

这颗特别的行星现在被命名为TOI 1338 b(TOI意为“苔丝”感兴趣的目标,即TESS Object of Interest),是“苔丝”发现的第一个环双星行星(circumbinary planet),即一个绕两颗恒星公转的国际。1月6日星期一,在夏威夷火奴鲁鲁举办的美国地理学会(American Astronomical Society,AAS)第235次会议上,地理学家聚在一起一起讨论这项新的发现。库基尔作为一起作者,与来自戈达德航天飞翔中心、圣地亚哥州立大学(San Diego State University)、芝加哥大学(University of Chicago)以及其他组织的科学家协作完结的一篇论文已向学术期刊投稿。

TOI 1338体系坐落绘架座(Pictor)中,间隔地球大约1300光年。体系中两颗恒星互为绕转工作的周期为15天。其间较大的那额恒星质量大约比咱们的太阳大10%,而另一颗恒星则温度更低、亮度更暗,质量也只要太阳的三分之一。

TOI 1338 b是体系中仅有已知的行星,体积大约比地球大6.9倍,也便是巨细介于海王星和土星之间。TOI 1338 b在与两颗恒星几乎在完全相同的平面内工作,因此会阅历规律性的的恒星食。

“苔丝”载有四台相机,每台相机每隔30分钟就会拍照天空中一片特定区域的全帧图画,一向继续拍照27天;使用这些观测所得的成果,科学家得出了恒星亮度随时刻改变的曲线图。从咱们地球的视点来看,当一颗行星工作绕过恒星前方时,也便是发生了所谓的凌星(transit)现象,星体的阻挠会导致恒星亮度的显着下降。

可是,比较只绕一颗恒星工作的行星,绕着两颗恒星工作时的凌星现象更难被检测到。TOI 1338 b的公转时刻并非安稳不变,由93天至95天不等(由于体系中恒星的轨迹运动,它公转的程度和继续时刻一向在改变)。“苔丝”只能调查到TOI 1338 b工作到较大恒星前方时发生的亮度的改变,关于较小恒星的凌星现象则因过于弱小而无法检测到。

“这些信号类型关于算法而言是十分扎手的,”论文的首要作者维斯林 科斯托夫(Veselin Kostov)说道,“可是人眼则十分拿手查找这种数据形式,尤其是非周期性的形式,例如咱们从这些体系的凌星现象中看到的形式。”科斯托夫是地外文明探究研讨所(Search for ExtraTerrestrial Intelligence Institute,SETI Institute)和戈达德航天飞翔中心的一名研讨科学家。

这就解说了为什么库基尔有必要“亲眼”查看每个或许存在的凌星。例如,他开始以为TOI 1338 b的凌星是体系中较小恒星工作经过较大恒星前方的成果,究竟这两种状况都会导致类似的恒星亮度下降;可是,关于双星体系应该有的相食来说,亮度下降的机遇并不合理。

在辨认出TOI 1338 b之后,研讨团队使用了一个名为“埃莉诺”(eleanor)的软件包,来承认这些凌星现象是实在存在的,而非人工制作的器材导致的。埃莉诺软件包的命名来自埃莉诺 爱罗薇(Eleanor Arroway)的姓名,她是闻名的美国地理学家、天体物理学家、世界学家、科幻作家卡尔 萨根(Carl Sagan)仅有的长篇科幻小说《触摸》(Contact)里的中心主角,这部科幻小说后来被拍成了一部悬疑科幻片,名为《超时空触摸》(Contact)。

“经过一切拍照到的图画,‘苔丝’正监控着上百万颗恒星,”论文的一起作者、芝加哥大学的研讨生阿迪娜 费恩斯坦(Adina Feinstein)说道,“这便是咱们团队创立埃莉诺软件包的原因,它是一种对凌星数据进行下载、剖析和可视化快捷方法。在规划之初,咱们着眼的目标仅仅行星,但团队里的其他成员也用它来研讨恒星、小行星乃至是星系。”(你能够在https://adina.feinste.in/eleanor/ 找到埃莉诺软件包的下载和使用指南)

研讨人员早已从地面上使用径向速度丈量对TOI 1338体系进行了研讨,这种丈量方法能够测出体系沿咱们视野方向的运动数据。凭借这些已有的档案数据,科斯托夫的团队对TOI 1338体系进行了剖析,并终究承认了行星的存在,而且得出结论:至少在未来一千万年内,TOI 1338 b的公转轨迹都是安稳的,可是,公转轨迹与咱们视平面的夹角会有很大的改变,以至于2023年11月之后,在咱们看来TOI 1338 b行星的凌星现象将会中止,然后在8年后也便是2031年康复。

此前,NASA的开普勒太空望远镜(Kepler Mission)和K2使命就在10个体系中发现了12个环双星行星,都类似于TOI 1338 b。科斯托夫表明,对双星体系的观测总是更简单找到体积更大的行星,由于较小星体的凌星对恒星亮度的影响不会很大。研讨人员估计,在开始两年的使命中,“苔丝”将观测到不计其数的食双星体系,也就从另一方面代表着更多像这样的环双星行星将会被发现。

“苔丝” 是NASA天体物理学探究者方案(Astrophysics Explorer)中的一项使命,由坐落马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院(MIT)领导和工作,由NASA戈达德航天飞翔中心办理。其他协作伙伴包含坐落弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯洛普 格鲁门公司(Northrop Grumman)、NASA坐落加州硅谷的艾姆斯研讨中心(Ames Research Center)、坐落马萨诸塞州剑桥市的哈佛 - 史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)、麻省理工学院林肯实验室(Lincoln Laboratory),以及坐落巴尔的摩的空间望远镜科学研讨所(Space Telescope Science Institute),来自全国际的十几所大学、研讨所和调查站参加了这项使命。

参阅来历:

https://exoplanets.nasa.gov/news/1619/discovery-alert-high-school-student-finds-a-world-with-two-suns/

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