Astronomi koji proučavaju zvjezdane parove otkrivaju dokaze da bi moglo biti mnogo više planeta veličine Zemlje nego što se ranije mislilo.
Neka pretraživanja egzoplaneta mogla bi propustiti gotovo polovicu planeta veličine Zemlje oko drugih zvijezda. Nova saznanja tima koji koriste međunarodni opservatorij Blizanaca i 3,5-metarski teleskop WIYN u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak sugeriraju da bi svjetovi veličine Zemlje mogli biti neotkriveni u binarnim zvjezdanim sustavima, skriveni u blještavilu svojih matičnih zvijezda. Kako se otprilike polovica svih zvijezda nalazi u binarnim sustavima, to znači da bi astronomima moglo nedostajati mnogo svjetova veličine Zemlje.
Planeti veličine Zemlje mogu biti puno češći nego što je ranije bilo shvaćeno. Astronomi koji rade u NASA-inom istraživačkom centru Ames koristili su dvostruke teleskope međunarodne zvjezdarnice Gemini, programa NSF-ovog NOIRLaba, kako bi utvrdili da su mnoge zvijezde domaćice planeta identificirane od strane NASA-ine TESS misije za lov na egzoplanete[1] zapravo su parovi zvijezda – poznati kao binarne zvijezde – gdje planeti kruže oko jedne od zvijezda u paru. Nakon ispitivanja ovih binarnih zvijezda, tim je zaključio da planeti veličine Zemlje u mnogim sustavima s dvije zvijezde mogu proći nezapaženo tranzitnim pretragama poput TESS-a, koje traže promjene u svjetlosti zvijezde kada planet prolazi ispred nje.[2] Svjetlost druge zvijezde otežava otkrivanje promjena svjetlosti zvijezde domaćina kada planet prolazi.
Tim je započeo pokušavajući utvrditi jesu li neke zvijezde domaćina egzoplaneta identificirane s TESS-om zapravo nepoznate binarne zvijezde. Fizički parovi zvijezda koji su bliski jedni drugima mogu se zamijeniti s pojedinačnim zvijezdama ukoliko se ne promatraju u izuzetno visokoj razlučivosti. Stoga se tim okrenuo oba teleskopa Gemini kako bi detaljno pregledao uzorak zvijezda domaćina egzoplaneta. Korištenjem tehnike koja se naziva spekl slika,[3] astronomi su krenuli da vide mogu li uočiti neotkrivene zvjezdane pratioce.
Korištenjem `instrumenata Alopeke i Zorro na sjevernim i južnim teleskopima Blizanci u Čileu i Hawai’ima,[4] tim je promatrao stotine obližnjih zvijezda koje je TESS prepoznao kao potencijalne domaćine egzoplaneta. Otkrili su da su 73 od ovih zvijezda doista binarni zvjezdani sustavi koji su se pojavljivali kao pojedinačne svjetlosne točke sve dok ih Gemini nisu promatrali pri većoj rezoluciji. “Teleskopima zvjezdarnice Gemini od 8,1 metara dobili smo slike zvijezda domaćina egzoplaneta u izuzetno visokoj rezoluciji i otkrili zvjezdane pratioce na vrlo malim razdaljinama”, rekla je Katie Lester iz NASA-inog istraživačkog centra Ames, koja je vodila ovaj rad.
Lesterov tim također je proučio dodatnih 18 binarnih zvijezda koje su prethodno pronađene među domaćinima egzoplaneta TESS koristeći NN-EXPLORE Exoplanet i Stellar Speckle Imager (NESSI) na 3,5-metarskom teleskopu WIYN u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak, također programu NSF-ovog NOIRLaba.
Nakon identifikacije binarnih zvijezda, tim je usporedio veličine otkrivenih planeta u sustavima binarnih zvijezda s onima u sustavima s jednom zvijezdom. Shvatili su da je svemirska letjelica TESS pronašla i velike i male egzoplanete koji kruže oko pojedinačnih zvijezda, ali samo velike planete u binarnim sustavima.
Ovi rezultati impliciraju da bi populacija planeta veličine Zemlje mogla vrebati u binarnim sustavima i ostati neotkrivena koristeći tranzitnu metodu koju koriste TESS i mnogi drugi teleskopi za lov na planete. Neki su znanstvenici sumnjali da bi u tranzitnim pretragama mogli nedostajati mali planeti u binarnim sustavima, ali nova studija pruža promatračku potporu za njihovo stvaranje i pokazuje na koje su veličine egzoplaneta to pogođene.[5]
“Pokazali smo da je teže pronaći planete veličine Zemlje u binarnim sustavima jer se mali planeti gube u odsjaju svoje dvije matične zvijezde”, izjavio je Lester. “Njihove tranzite ‘ispunjava’ svjetlost zvijezde pratiteljice”, dodao je Steve Howell iz NASA-inog istraživačkog centra Ames, koji vodi napor snimanja spektakula i bio je uključen u ovo istraživanje.
“Budući da se otprilike 50% zvijezda nalazi u binarnim sustavima, mogli bismo propustiti otkriće – i priliku za proučavanje – mnogih planeta sličnih Zemlji”, zaključio je Lester.
Mogućnost ovih svjetova koji nedostaju znači da će astronomi trebati koristiti razne tehnike promatranja prije nego što zaključe da dati binarni zvjezdani sustav nema planete slične Zemlji. “Astronomi moraju znati je li zvijezda pojedinačna ili binarna prije nego što tvrde da u tom sustavu ne postoje mali planeti”, objasnio je Lester. “Ako je pojedinačno, onda biste mogli reći da ne postoje mali planeti. Ali ako je domaćin u binarnom sustavu, ne biste znali skriva li mali planet zvijezdu pratiteljicu ili uopće ne postoji. Da biste to shvatili, trebat će vam više opažanja s drugom tehnikom. “
Kao dio svoje studije, Lester i njezini kolege također su analizirali koliko su zvijezde udaljene u binarnim sustavima u kojima je TESS detektirao velike planete. Tim je otkrio da su zvijezde u parovima domaćinima egzoplaneta obično udaljenije od binarnih zvijezda za koje nije poznato da imaju planete.[6] To bi moglo sugerirati da se planeti ne stvaraju oko zvijezda koje imaju bliske zvjezdane pratioce.
“Ovo istraživanje speklenih slika ilustrira kritičnu potrebu da NSF teleskopski uređaji karakteriziraju novootkrivene planetarne sustave i razviju naše razumijevanje planetarnih populacija”, rekao je službenik Programa za astronomske znanosti Nacionalne zaklade Martin Still.
“Ovo je glavno otkriće u radu na planetu”, komentirao je Howell. “Rezultati će pomoći teoretičarima da stvore svoje modele za to kako se planeti formiraju i razvijaju u sustavima s dvostrukom zvijezdom.”
Bilješke
- TESS je Transiting Exoplanet Survey Satellite, NASA-ina misija dizajnirana za traženje planeta koje kruže oko drugih zvijezda u istraživanju oko 75% cijelog noćnog neba. Misija je pokrenuta 2018. godine i otkrila je više od 3500 egzoplaneta kandidata, od kojih je potvrđeno više od 130. Satelit traži egzoplanete promatrajući zvijezde domaćina; tranzitni egzoplanet uzrokuje suptilan, ali mjerljiv pad sjaja zvijezde domaćina dok prelazi ispred zvijezde i blokira dio njene svjetlosti.
- Tranzitna tehnika jedan je od načina otkrivanja egzoplaneta. Uključuje traženje redovitih smanjenja svjetlosti zvijezde koja bi mogla biti uzrokovana planetom koja prolazi ispred zvijezde ili je u “tranzitu” i blokira dio zvjezdane svjetlosti.
- Spekl snimanje je astronomska tehnika koja omogućava astronomima da vide brza zamućenja atmosfere, uzimajući mnoštvo brzih promatranja u brzom slijedu. Kombinacijom ovih opažanja moguće je poništiti zamagljujući efekt atmosfere, koji utječe na zemaljsku astronomiju uzrokujući da svjetlucaju zvijezde na noćnom nebu.
- `Alopeke & Zorro su identični instrumenti za slikanje koji su trajno postavljeni na teleskope Gemini North i South. Njihova imena znače “lisica” na havajskom, odnosno španjolskom, što odražava njihova mjesta na Maunakei na Hawaiʻi i na Cerro Pachónu u Čileu.
- Tim je otkrio da planete dvostruko veće od Zemlje ili manje nije moguće otkriti metodom tranzita prilikom promatranja binarnih sustava.
- Lesterov tim otkrio je da su binarne zvijezde koje ugošćuju egzoplanete identificirale prosječno odvajanje od oko 100 astronomskih jedinica. (Astronomska jedinica je prosječna udaljenost između Sunca i Zemlje.) Binarne zvijezde za koje nije poznato da su domaćini planeta obično su odvojene s oko 40 astronomskih jedinica.
Više informacija
Ovo istraživanje je predstavljeno u radu „Speckle Observation of TESS Exoplanet Host Stars. II. Zvjezdani pratioci na 1-1000 AU i implikacije za otkrivanje malih planeta “koji će se pojaviti u Astronomskom časopisu.