مقالات

چگونه اخترشناسان در حال جستجوی دنیاهای جدید در داده های TESS هستند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

اخترشناسان FHow دنیای جدیدی را در داده های تس دنبال می کنند

ستاره شناسان یوهانا تسك و الكس جی در تلسكوپ دوم ماژلان در شیلی. اعتبار: سیندی هانت

هنگامی که مایع صورتی در اطراف کفش های خود می پوشید ، ستاره شناس یوهانا تسک شروع به احساس بیماری کرد. این سیاره به دنبال سیارات جدیدی با Planet Finder Spectrograph بود ، ابزاری نجومی شبیه یخچال و فریزر صنعتی به اندازه یک تلسکوپ Magellan II. یک شب در اکتبر سال 2018 ، یک شلنگ منفجر شد و باعث انفجار این ابزار شد و باعث شد رادیاتور صورتی به قسمتهای حساس دستگاه و سکوی اطراف آن نشت کند. آیا جستجوی تسك از بین رفته است؟

تسكس از تلسكوپ Magellan II در رصدخانه لاس كمپناس در شيلي براي يافتن سيارات خارج از منظومه شمسي يا سيارات خارجي ما استفاده مي كند و مي داند كه اجزاي آن چيست. تاکنون بیش از 4000 سیاره برون مرزی کشف شده است ، اما علم نشان داده است که باید فقط در کهکشان ما میلیارد ها یا حتی تریلیون ها وجود داشته باشند. آخرین شکارچی سیاره ناسا ، TESS ، به دنبال سیارات احتمالی در اطراف ستاره های روشن در این نزدیکی هست.

بسیاری از تیم های دانشمندان در سراسر جهان در حال حاضر مشغول جمع آوری داده های TESS هستند ، ستارگانی را انتخاب می کنند که می توانند امیدوار باشند از زمین مشاهده کنند و زمان را در تلسکوپهای قدرتمند برای دنبال کردن کاندیداهای جدید سیاره انتخاب کنند. این مسابقه همچنان مشاهده می کند که کدامیک از سیگنال های TESS نوعی کوک را نشان می دهد که به دنیاهای جدید واقعی اشاره دارد.

به عنوان یک همکار فوق دکتری از ناسا در رصدخانه کارنگی در پاسادنا ، کالیفرنیا ، تسکی از حضور در این مسابقه هیجان زده بود. گروه وی بودجه دریافتی از ناسا را ​​برای جستجوی سیارات سه برابر قطر شعاع زمین یا کمتر ، که شامل سیارات غیر عادی به نام "ابر زمین" است. تصور می شود ابر زمین مانند زمین صخره ای باشد اما از سیاره ما کمی بزرگتر است. در اکتبر سال 2018 ، تسك و همكاران برای اولین بار مشاهدات پیگیری TESS را آغاز كردند. اما در نیمه راه اجرا به مدت دو هفته ، در روشن ترین شب ، لوله در حال ترکیدن است.

آیا می توان لوله را به زودی تعمیر کرد و درهم و برهمی به اندازه کافی تمیز شد تا بقیه زمان مشاهده تسس را نجات دهید؟ آیا او و تیمش اطلاعات ارزشمندی را در مورد سیارات خارج از کشور جمع می کنند؟

چرا شکار سیاره از روی زمین ضروری است

شب شگفت انگیز تسک در شیلی معمولی نیست ، اما نشان می دهد که چگونه جستجوی سیارات سیاره ای از زمین می تواند با ترس های دنیوی پیچیده شود. ستاره شناسان علاوه بر مشکل مکانیکی گاه و بیگاه ، باید با باد ، باران ، برف ، ابرها و اختلالات کلی آب و هوا روبرو شوند – هر یک از اینها می تواند یک شب تمام تماشای آسمان را از بین ببرد. ماه همچنین چالش هایی را ایجاد می کند: در حالی که ستارگان TESS به طور کلی روشن هستند و می توانند در طی "زمان روشن" مشاهده شوند – یعنی وقتی ماه سه چهارم کامل است – ستاره شناسانی که به ستاره های بسیار ضعیف یا کهکشان های دیگر نگاه می کنند باید در انتظار "زمان تاریک" باشند. نور ماه کافی نیست و از آنجا که ستاره شناسان فقط شبها می توانند مشاهده کنند ، مجبورند ساعتها تاریکی گرانبها را از خواب بگذرانند.

اما تلسکوپهای زمینی برای تأیید وجود سیارات تس و سایر تلسکوپهای فضایی و کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنها ضروری است. تس مانند شکارچی سیاره سیاره کپلر ، که مأموریت او در سال 2018 به پایان رسید ، به مرور زمان به ستاره ها خیره می شود و اندازه گیری می کند که ستاره در هر چند دقیقه چند هفته به طور همزمان هر روز چند دقیقه روشن می کند. کاهش این میزان روشنایی می تواند رویدادی به نام "ترانزیت" باشد که سیاره ای در جلوی ستاره خود عبور می کند. اما این قطره می تواند از ستاره دیگری ناشی شود ، یا این می تواند نوعی دیگر از پدیده های گذرا باشد که در این ستاره یا در داخل الکترونیک آشکارساز رخ می دهد.

دانشمندان برای تعیین این موضوع باید از تلسکوپهای زمینی استفاده کنند. هنگامی که کپلر در حال ارسال اطلاعاتی بود که حاکی از هزاران سیاره جدید بود ، ستاره شناسان خود را سازماندهی کردند تا از آنها پیروی کنند. نتایج به این نتیجه رسیدند که در راه شیری تعداد سیارات بیشتر از ستارگان وجود دارد.

دیوید کیاردی ، اخترشناس در موسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا می گوید: "اندازه گیری میزان روشنایی فضاپیما فقط اولین قدم است." "برای بررسی و دیدن آنچه می بینید ، شما به یک برنامه زمینی سفارشی نیاز دارید. بدون داده های زمین ، شما نمی توانید درک کنید که TESS چه چیزی را دیده است."

در بعضی موارد ، ممکن است داده هایی که در سالهای گذشته از یک ستاره جمع آوری شده اند حاوی اطلاعات مورد نیاز برای تأیید نامزد سیاره – مانند اولین سیاره تأیید شده TESS Pi Mensae c. در غیر این صورت ، ستاره شناسان برای یادگیری همه چیز ممکن در مورد این دنیاهای عجیب و غریب نیاز به مشاهدات جدید دارند.

از آنجا که آنها در دسترس انسان هستند ، تلسکوپ های زمینی می توانند به راحتی از رصدخانه های فضایی به روز شوند ، نصب و دوباره پردازش شوند. در بعضی موارد ، تلسکوپهای زمینی برای گرفتن عکس از ستارگان از تلسکوپ های فضایی وضوح بالاتری دارند.

لورن ویس ، استاد فوق دکترا Barnett در دانشگاه هاوایی در Manoa گفت: "ما در مورد هر سیاره تنها سوالات زیادی داریم." "سیارات کوچک زیادی وجود دارد که ما واقعاً از آنها هیجان زده هستیم ، اما برای پاسخ به همه این سؤالات ، باید از انواع ابزار و فناوری جدید استفاده کنیم."

اخترشناسان FHow دنیای جدیدی را در داده های تس دنبال می کنند

ستاره شناس لورن ویس در رصدخانه WM Keck در هاوایی. اعتبار: BJ Fulton

مشاهدات کره زمین از هر زمان دیگری اهمیت دارد که ستاره شناسان برای تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا ، ناسا را ​​آماده کنند ، که جو سیارات سیارات را با حساسیت بیشتری نسبت به هر رصدخانه تا کنون بررسی می کند. وب به دنبال اثر انگشتهای شیمیایی در جوهای سیارات خارج از سیاره ، از جمله مواردی است که زندگی را به شکلی که ما می دانیم رشد می کند. اما از آنجا که وبب بسیاری از سوالات علمی مختلف را در مورد جهان هدف قرار می دهد ، تنها بخشی از زمان خود را برای جستجوی سیارات سیارات خواهد داشت. اخترشناسان برای یافتن اهداف امیدوارکننده از هم اکنون باید شروع کنند تا پس از شروع وب آماده شوند تا آنها را کشف کنند.

اما ابتدا دانشمندان باید اطمینان حاصل كنند كه این سیارات وجود دارند.

تلسکوپهای زمینی چه می کنند

یكی از اولین حقایقی كه دنیا باید درباره یك سیاره خارج از قطب احتمالی بداند این است: كره یك سیاره در حال چرخش است؟ این قطعه اصلی پازل بلافاصله از داده های تلسکوپ قابل رویت نیست زیرا همه ستاره شناسان می توانند پیکسل های مجزا از دوربین تلسکوپ را مشاهده کنند که هر یک از آنها مربوط به منطقه ای از آسمان است. اگر دو ستاره بسیار نزدیک به یکدیگر در این داده ها ظاهر شوند ، ممکن است مشخص نباشد که ستاره به دلیل سیاره گذرا در حال کمبود است.

نیکول کاولون ، اخترشناس در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت ، مریلند گفت: "تلاش های زمینی می تواند مشخص کند که کدام ستاره منبع سیگنال است." "این بخش بزرگی از زمین است: چه کسی است که ستاره میزبان؟"

سپس ، یک فرآیند جداگانه برای بدست آوردن جرم کره زمین وجود دارد. هیچ کس نمی تواند سیاره ای را پهن کند. اما جرم این سیاره غالباً با استفاده از "روش سرعت شعاعی" یا در نظر گرفتن چگونگی تغییر تابش ستاره در پاسخ به وزن سیارات خود تعیین می شود. در حال حاضر ، فقط تلسکوپ های زمینی قادر به اندازه گیری سرعت شعاعی در خارج از منظومه شمسی هستند. طیف نگاری Planet Finder از دانشگاه کارنگی ، که توسط تسکو در لاس کامپناس ، شیلی استفاده شده است ، تنها ابزاری است که می تواند توده کره زمین را تعیین کند. نمونه دیگر طرح آینده طیف NEID ، همکاری بین ناسا و بنیاد ملی علوم در رصدخانه کیتبک در آریزونا است.

جرم این سیاره با اندازه آن متفاوت است و این نشانگر قطر آن است. دانشمندان قطر را با نگاه به درخشش ستاره میزبان در هنگام انتقال اندازه می گیرند.

دانشمندان هنگام ترکیب اندازه و جرم این سیاره می توانند چگالی آن را تعیین کنند – یک نشانگر عالی برای اینکه آیا صخره ای است ، مانند زمین ، تهاجمی مانند مشتری یا هر چیز دیگری که بین آن باشد ، متفاوت خواهد بود با هر سیاره ای که در منظومه شمسی ما داریم.

ستاره شناسان همچنین از تلسکوپ های زمینی برای مطالعه خود ستاره ها استفاده می کنند تا مشخصات کره زمین را به طور دقیق مشخص کنند. هیچ اندازه یا جرم یک سیاره را نمی توان نسبت به اندازه و جرم ستاره میزبان آن محاسبه کرد. اگر ستاره بخشی از سیستم دو ستاره یا چند ستاره باشد ، این ممکن است محاسبات را به کلی تغییر دهد ، مگر اینکه ستاره شناسان قادر به شناسایی کسری از نور ناشی از سایر ستاره های اطراف باشند و آن را وارد محاسبات خود کنند.

با در نظر گرفتن ویژگی های مختلف مشاهده ستاره ها و سیاره زمین ، اغلب لازم است گروه های بزرگی از دانشمندان که با ابزارهای مختلف کار می کنند برای رسیدن به یک درک اساسی از یک سیستم سیاره ای.

ویس گفت: "به همین دلیل این تیم ها خیلی بزرگ هستند." "هرکدام از ما باید به یک سوال یا مجموعه ای از سؤالات بسیار خاص در مورد اعتبار فرضیه سیاره ای و خصوصیات اساسی ستاره و سیاره بپردازیم."

سیاره ای که ویس به کشف آن کمک کرده است ، TOI-197b (به نام HD 221416b) نیز نمونه خوبی از چگونگی همکاری عظیم مردم با استفاده از رصدخانه ها در فضا و زمین است که می تواند تصویری از دنیای جدید را ترسیم کند. این مطالعه اعلام شده توسط جهان ، که در آوریل 2019 منتشر شد ، توسط بیش از 100 نفر به نمایندگی از پنج قاره مختلف تألیف شده است. اخترشناسان به دلیل روش ویژه ای که در آن قادر به بررسی خواص آنها بوده اند ، درباره سن ، شعاع و جرم ستاره ها چیزهای زیادی را کشف کرده اند.

ویس گفت: "این ستاره به عنوان زنگ موج های فشار داخلی و امواج گرانشی درون ستاره حلقه می زند." مطالعه این امواج به نام طالع بینی ابزاری قدرتمند برای توصیف یک ستاره است.

اخترشناسان FHow دنیای جدیدی را در داده های تس دنبال می کنند

ستاره شناس لورن ویس با استفاده از تلسکوپ هاوایی کیک به سیارات خارج از منظومه شمسی ما نگاه می کند. اعتبار: BJ Fulton

رصدخانه های بی شماری در سراسر جهان ، از جمله رصدخانه Keck در مونا کیا ، هاوایی ، که ویس در آن قرار دارد ، در مشاهدات نقش داشته اند. دن هوبر ، نویسنده اصلی ، همه مجموعه داده های مختلف را با هم دعوا کرد. اشلی شانتونوس از دانشگاه هاوایی برای آشتی دادن اندازه گیری سرعت گذرا و شعاعی ، مدلی را ابداع کرد. ستاره شناسان با مقایسه مدل خود با مشاهدات ، می توانند تصویری از سیاره را گردآوری کنند که بتواند تمام این سیگنالهای مختلف دیده شده در کلیه تلسکوپهای مختلف را توضیح دهد.

اخترشناسان دریافتند که این سیاره با 63 برابر جرم زمین متراکم تر از زحل است. اما آنها آن را "سیاره داغ زحل" می نامند زیرا مدار آن در اطراف ستاره آن از 14 روز تجاوز نمی کند (در مقابل ، زحل کیوان هر 29 سال در اطراف خورشید ما می چرخد). هیچ چیزی کاملاً شبیه آن در منظومه شمسی نیست.

یک سیاره جدید و حتی یک سیاره دیگر

بنابراین ، پس از انفجار لوله در لاس کامپاناس ، با جستجوی تسك به سیاره زمین چه اتفاقی افتاد؟ جستجوی سیارات جدید او را واداشت تا به سمت عمل گرایش یابد. او به یاد می آورد: "من به سرعت به سمت" چگونگی رفع "این وضعیت رفتم. "این قطعاً تلاش تیم بزرگی بود."

خوشبختانه تیم نظارت توانست ظرف چند ساعت مشکل را حل کند. پس از اتمام ضد عفونی و بررسی دقیق این ساز ، تسك و همكارانش همان شب اكتشافات خارج از سیارات را از سر گرفتند و تا آخر هفته ادامه دادند. علی رغم اینکه حدود دو هفته در حالی که این تلسکوپ در حال اجرای شبانه روز بود ، تحت نظر قرار گرفت ، تسک بعد از آن به خانه اش در پاسادنا برنگشت – او سوار هواپیمایی شد که در واشنگتن دی سی واقع شد و در آنجا یک ماراتن دوید.

مشاهدات آنها از این سفر به دانشمندان كمك كرد تا توده سیاره اطراف ستاره به نام HD 21749 یا GJ 143 را تعیین كنند. این سیاره به نام "نپتون مانند" با قطر زمین تقریبا 2.6 برابر قطر زمین است و احتمالاً تهاجمی است اما از هر گاز غول پیکر در منظومه شمسی ما كوچكتر است.

اخترشناسان توانسته اند مشاهدات لاس کامپاناس را با داده های TESS و داده های بایگانی شده از ابزار HARPS در La Silla ، شیلی ترکیب کنند تا این منظومه شمسی خارجی را تأیید کرده و جرم آن را بیش از 20 برابر زمین نشان دهند.

دایانا درگومیر ، یك فوق تخصص دكتر ناسا در انستیتوی فناوری ماساچوست می گوید: "در حالی كه ما به دنبال داده های این سیاره می گشتیم ، فهمیدیم كه سیاره دیگری در همان سیستم در اطراف همین ستاره وجود دارد." نویسنده مطالعه این سیستم ، بخشی از تیم رصد با تسك در لاس كمپناس است. "این یک نمایش عالی است که TESS واقعاً می تواند سیارات به اندازه زمین را پیدا کند."

در طی همین روند مشاهده ، Teske و همکارانش همچنین اندازه گیری هایی از Pi Mensae c به دست آوردند ، اولین سیاره ای که در داده های TESS تأیید شده است ، که ممکن است به به دست آوردن نشانه بهتری از جرم آن کمک کند. با داده های بیشتر برای بررسی ، هنوز هم می توان این یافته ها را از همان روند نظارت در اکتبر 2018 به دست آورد.

از آنجا که TESS به تازگی نگاه خود را به نیمکره شمالی از آسمان تغییر داده است ، تلسکوپ های شیلی از بسیاری از مجموعه داده های بعدی خارج خواهند شد. این به تسك و همكارانش فرصت كافی می دهد تا به آنچه كه تاكنون انجام داده اند ، برگردند و ستاره های جنوبی تس را كه می خواهند طی دو سال آینده دنبال كنند ، پیدا كنند. هدف آنها این است که با ایجاد بلوک هایی برای این سیاره ها تا حد امکان ، اطلاعات بیشتری در مورد گروه های سیاره خارج از قطب و فراتر از نپتون داشته باشند.

در ارتفاعی حدود 8000 پا ، لاس کامپاناس به اندازه کافی بلند نیست که باعث شود تسکو از ارتفاع احساس سرگیجه کند ، اما به اندازه کافی بالاست که سریع از راه رفتن نتواند تمام شود. حیوانات وحشی متنوعی مانند روباه ها و حیوانات شبیه خرگوش به نام ویسکاها وجود دارد که گاه به گنبد نزدیک می شوند در حالی که تسک و همکارانش در این کهکشان کاوش می کنند. او هنگامی که فیلم "تماس" را بر اساس کتاب کارل ساگان در مورد موتور شخصیت اصلی و کنجکاوی دید ، می دانست که می تواند در 10 یا 11 سالگی ستاره شناس شود. امروز ، نظارت در شیلی یکی از بخش های مورد علاقه تسک در کار خود است.

وی گفت: "من چیزهایی را می بینم که هیچ کس دیگری نمی بیند. ساکت است ، من فقط ستاره ها هستم." "من از استفاده از کلمه" جادو "دریغ می کنم ، اما اینگونه است."


تس اولین سیاره خود را به اندازه زمین می یابد


ارسال شده توسط
مرکز پرواز فضایی گادارد ناسا




استناد:
چگونه اخترشناسان در حال جستجوی دنیاهای جدید در داده های TESS (2019 ، 15 اوت)
برگرفته در 15 آگوست 2019
از https://phys.org/news/2019-08- کارشناسان فضایی- دانشمندان- tess.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن