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来自研究机构

天文学家发现了开普勒望远镜在天黑前观测到的最后三颗行星

日期:
2023年5月30日
来源:
麻省理工学院
简介:
在公民科学家的帮助下,天文学家发现了开普勒太空望远镜在退役前观测到的最后三颗行星。
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超过5000颗行星已被证实存在于太阳系之外。其中一半以上是由美国宇航局的开普勒太空望远镜发现的,开普勒太空望远镜是一个弹性天文台,远远超过了最初计划的任务。在九年半的时间里,这艘宇宙飞船跟踪地球,扫描天空中周期性的星光下降,这可能是一颗行星在其恒星前面穿过的信号。

在最后的日子里,由于燃料耗尽,望远镜一直在记录恒星的亮度。2018年10月30日,其燃料箱耗尽,航天器正式退役。

现在,麻省理工学院(MIT)和威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin at Madison)的天文学家在公民科学家的帮助下,发现了可能是开普勒望远镜消失前观测到的最后几颗行星。

研究小组梳理了望远镜最后一周的高质量数据,在天空的同一区域发现了三颗恒星,它们似乎短暂变暗。科学家们确定,其中两颗恒星各自拥有一颗行星,而第三颗恒星拥有一颗尚未得到证实的“候选”行星。

这两颗被证实的行星分别是K2-416 b和K2-417 b,前者大约是地球大小的2.6倍,每13天绕其恒星公转一圈;后者稍大一些,大约是地球大小的3倍多,每6.5天绕其恒星公转一圈。由于它们的大小和与恒星的距离,这两颗行星都被认为是“热迷你海王星”,它们距离地球大约400光年。

这颗候选行星是EPIC 246251988 b,是三颗行星中最大的一颗,几乎是地球的四倍大。这颗海王星大小的候选行星绕其恒星公转大约10天,距离地球略远,距离地球1200光年。

麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的物理学助理教授Andrew Vanderburg说:“我们已经发现了可能是开普勒发现的最后一颗行星,这些数据是在航天器几乎耗尽燃料时拍摄的。”“这些行星本身并不是特别不寻常,但它们的非典型发现和历史重要性使它们变得有趣。”

该团队今天在杂志上发表了他们的发现皇家天文学会月刊.范德堡的共同作者是威斯康星大学麦迪逊分校的主要作者Elyse Incha,业余天文学家Tom Jacobs和Daryll LaCourse,以及美国国家航空航天局、哈佛大学和史密森学会天体物理中心以及北卡罗来纳大学教堂山分校的科学家。

数据压缩

2009年,美国宇航局向太空发射了开普勒望远镜,在那里它跟随地球的轨道,连续监测北方天空中一片区域的数百万颗恒星。在四年的时间里,该望远镜记录了超过15万颗恒星的亮度,天文学家利用这些数据发现了太阳系外数千颗可能存在的行星。

开普勒在最初的三年半任务之后继续观测,直到2013年5月,四个反作用轮中的第二个失效。这些轮子充当了航天器的陀螺仪,帮助望远镜对准天空中的特定点。在科学家们寻找解决办法时,开普勒的观测暂停了。

一年后,开普勒以“K2”的名字重新启动,这是一个重新设计的任务,利用太阳风来平衡不稳定的航天器,使望远镜每次保持几个月的相对稳定——这段时间被称为“战役”。K2又继续进行了四年,观测了50多万颗恒星,直到航天器在第19次活动中耗尽燃料。最后一次活动的数据只包括一周的高质量观测和另外10天的嘈杂测量,因为航天器迅速失去了燃料。

范德伯格说:“我们很好奇,想知道我们是否能从这个简短的数据集中得到有用的东西。”“我们试图看看还能从中挤出什么最后的信息。”

通过眼睛

Vanderburg和Incha向视觉调查小组提出了挑战,这是一个由业余和专业天文学家组成的团队,他们在卫星数据中寻找系外行星。他们通过肉眼搜索每颗恒星记录的数千条光线曲线,寻找“凌日”信号的亮度特征下降,或行星在其恒星前面可能穿过的信号。

公民科学家特别适合梳理短数据集,比如K2的最后一次活动。

范德堡说:“他们可以区分凌日和其他古怪的事情,比如仪器的故障。”“这很有帮助,尤其是当你的数据质量开始受到影响时,就像K2的最后一点数据一样。”

天文学家们花了几天时间,高效地查看了开普勒从大约3.3万颗恒星上记录下来的光线曲线。在望远镜开始失去燃料和焦点之前,研究小组只使用了一周的高质量数据。即使在这么短的数据窗口内,研究小组也能在三颗不同的恒星上发现一次凌日现象。

随后,英查和范德堡查看了望远镜最后一次、质量较低的观测,这些观测是在望远镜运行的最后11天里拍摄的,他们想看看能否在同样的三颗恒星上发现任何额外的凌日现象——这是一颗行星周期性围绕其恒星运行的证据。

在这11天的时间里,随着航天器燃料的消耗,它的推进器发射更加不稳定,导致望远镜的视野漂移。在他们的分析中,研究小组专注于每颗恒星在推进器活动之间的光曲线区域,看看他们是否能在这些数据噪音较小的时刻发现任何额外的凌日现象。

这次搜索发现了K2-416 b和K2-417 b的第二次凌日,证实了它们各自拥有一颗行星。研究小组还发现,在美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)拍摄的同一颗恒星的数据中,k2 - 417b的亮度也出现了类似的下降,TESS是由麻省理工学院领导和操作的一项任务。来自TESS的数据帮助确认了这颗恒星周围的候选行星。

“毫无疑问,这两颗行星几乎就是行星,”Incha说。“我们还进行了地面观测,以排除各种假阳性情况,包括背景恒星干扰和近距离恒星双星。”

“这是开普勒最后一次按时间顺序观测到的行星,但望远镜的每一点数据都非常有用,”Incha说。“我们希望确保这些数据不会被浪费,因为还有很多发现有待发现。”

这项研究得到了麻省理工学院、美国国家航空航天局和威斯康星大学本科生学术奖的部分支持。

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故事来源:

材料所提供的麻省理工学院.朱珍莲(jennifer Chu)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Elyse Incha, Andrew Vanderburg, Tom Jacobs, Daryll LaCourse, Allyson Bieryla, Emily Pass, Steve B Howell, Perry berlin, Michael Calkins, Gilbert Esquerdo, David W Latham, Andrew W Mann。开普勒最后一次发现的行星:两颗新行星和一颗来自K2活动19的单行星候选者皇家天文学会月刊, 2023;523 (1): 474 doi:10.1093 / mnras / stad1049

引用此页

麻省理工学院。“天文学家发现了开普勒望远镜在黑暗前观测到的最后三颗行星。”《科学日报》。科学日报,2023年5月30日。< www.koonmotors.com/releases/2023/05/230530125403.htm >。
麻省理工学院。(2023年5月30日)。天文学家发现了开普勒望远镜在天黑前观测到的最后三颗行星。《科学日报》.2023年6月19日检索自www.koonmotors.com/releases/2023/05/230530125403.htm
麻省理工学院。“天文学家发现了开普勒望远镜在黑暗前观测到的最后三颗行星。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2023/05/230530125403.htm(2023年6月19日访问)。

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