За последние тридцать лет тысячи вне-солнечных планет были обнаружены за пределами нашей Солнечной системы. По большей части они были обнаружены Kepler Космический телескоп используя технику под названием Transit Photometry. Для этого метода астрономы измеряют периодические провалы в яркости звезды - которые являются результатом планет, проходящих перед ними относительно наблюдателя, - чтобы подтвердить присутствие планет.
Благодаря новым исследованиям, проведенным командой профессиональных и любительских астрономов, недавно было обнаружено нечто гораздо меньшее, чем планеты, вращающиеся вокруг далекой звезды. Согласно новому исследованию, опубликованному исследовательской группой, было обнаружено шесть экзокомет, вращающихся вокруг KIC 3542116, звезды спектрального типа F2V, расположенной в 800 световых годах от Земли. Эти кометы - самые маленькие объекты на сегодняшний день, обнаруживающие метод Transit Photometry.
Исследование, которое детализирует их результаты под названием «Вероятный транзит экзокометов, обнаруженных Кеплером», недавно появилось в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общество, Во главе с Солом Раппапортом из Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института Кавли также работали астрономы-любители, члены Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Университета Техаса, Северо-Восточного университета и Исследовательского центра Эймса НАСА.
Это первый раз, когда транзитная фотометрия используется для обнаружения таких маленьких объектов, как кометы. Эти кометы представляли собой шары из льда и пыли - по размерам сопоставимые с кометой Галлея, - которые, как было установлено, движутся со скоростью около 160 934 км / ч (100 000 миль в час), прежде чем испариться. Исследователи смогли обнаружить их, выделив их хвосты, облака пыли и газа, которые образуются, когда кометы приближаются к своей звезде и начинают сублимировать.
Это была нелегкая задача, поскольку хвостам удавалось затмить лишь около одной десятой от 1% света звезды. Как Саул Раппапорт, который также является почетным профессором физики в Институте астрофизики и космических исследований им. Кавли, объяснил в пресс-релизе MIT:
«Удивительно, что нечто на несколько порядков меньше, чем Земля, можно обнаружить только по тому факту, что оно излучает много мусора. Довольно впечатляюще видеть что-то такое маленькое, такое далекое ».
Кредит на оригинальное обнаружение принадлежит Томасу Джейкобсу, астроному-любителю, который живет в Белвью, штат Вашингтон, и является членом Planet Hunters. Этот проект для гражданских ученых был впервые создан Йельским университетом и состоит из астрономов-любителей, которые посвятили свое время поиску экзопланет. Члены получают доступ к данным из Космический телескоп Kepler в надежде, что они заметят вещи, которые могут пропустить компьютерные алгоритмы.
Еще в январе Джейкобс начал сканировать данные за четыре года, полученные во время KeplerОсновная миссия. На этом этапе, который длился с 2009 по 2013 год, Kepler отсканировал более 200 000 звезд и провел измерения их кривых блеска. После пяти месяцев просеивания данных (18 марта) он заметил несколько любопытных световых паттернов на фоне фонового шума, исходящего от KIC 3542116. Как сказал Джейкобс:
«Поиск объектов, представляющих интерес в данных Кеплера, требует терпения, настойчивости и настойчивости. Для меня это форма поиска сокровищ, зная, что есть интересное событие, которое ждет своего открытия. Все дело в разведке и в охоте, куда раньше ездили немногие ».
В частности, Джейкобс искал признаки одиночных транзитов, которые не похожи на те, которые вызваны планетами, вращающимися вокруг звезды (то есть периодическими). Глядя на KIC 3542116, он заметил три отдельных транзита, а затем предупредил Раппапорта и Эндрю Вандербурга как астрофизика в Техасском университете и члена CfA. В прошлом Джейкобс работал с обоими мужчинами и хотел узнать их мнение об этих результатах.
Как вспоминал Раппорт, процесс интерпретации данных был сложным, но полезным. Первоначально они отметили, что световые кривые не похожи на те, что вызваны планетарными транзитами, которые характеризуются внезапным и резким падением света, за которым следует резкий подъем. Со временем Раппорт заметил, что асимметрия в трех световых кривых напоминала асимметрию распавшихся планет, которую они наблюдали ранее.
«Мы сидели на этом в течение месяца, потому что мы не знали, что это было - транзиты планеты не выглядят так», - сказал Раппапорт. «Тогда мне пришло в голову, что« Эй, это похоже на то, что мы видели раньше »... Мы подумали, что единственное тело, которое может сделать то же самое и не повторить, это то, что, вероятно, будет уничтожено в конце. Единственная вещь, которая отвечает всем требованиям и имеет достаточно малую массу для разрушения, - это комета ».
Основываясь на своих расчетах, которые показали, что каждая комета блокировала примерно одну десятую от 1% света звезды, исследовательская группа пришла к выводу, что комета, вероятно, полностью распалась, создавая след пыли, которого было достаточно, чтобы блокировать свет в течение нескольких месяцев до это исчезло. После проведения дополнительных наблюдений они также отметили еще три транзита за тот же период времени, которые были аналогичны тем, которые заметил Джейкобс.
Тот факт, что эти шесть экзокометов, по-видимому, прошли очень близко к своей звезде за последние четыре года, поднимает некоторые интересные вопросы, и ответы на них могут иметь радикальные последствия для исследований вне Солнца. Это также может улучшить наше понимание нашей Солнечной системы. Как объяснил Вандербург:
«Почему во внутренних частях этих солнечных систем так много комет? Это эра экстремальных бомбардировок в этих системах? Это было действительно важной частью формирования нашей собственной солнечной системы и, возможно, принесло воду на Землю. Может быть, изучение экзокометов и выяснение, почему они находятся вокруг звезды такого типа ... может дать нам некоторое представление о том, как происходит бомбардировка в других солнечных системах ».
Между 4,1 и 3,8 млрд. Лет назад Солнечная система также пережила период интенсивной кометной активности, известной как поздняя тяжелая бомбардировка. Считается, что в это время астероиды и кометы регулярно воздействовали на тела во внутренней Солнечной системе. Интересно, что этот период тяжелых бомбардировок, как полагают, был причиной распределения воды на Землю и другие планеты земного типа.
Как уже отмечалось, KIC 3542116 относится к спектральному типу F2V, желто-белому классу звезд, который обычно в 1–1,4 раза массивнее нашего Солнца и довольно яркий. Поскольку по размеру и массе оно сопоставимо с нашим Солнцем, возможно, период бомбардировки, который он испытывает, подобен тому, через что прошла Солнечная система. Поэтому наблюдение за его развитием может многое рассказать нам о том, как подобная деятельность повлияла на эволюцию нашей Солнечной системы миллиарды лет назад.
В дополнение к значению исследования для изучения астрофизики и астрономии, оно также демонстрирует важную роль, которую гражданские ученые играют сегодня. Если бы не неустанная работа, выполненная Джейкобсом, который просеивает данные Кеплера между работой в течение дня и по выходным, это открытие было бы невозможным.
«Я мог бы назвать 10 типов вещей, которые эти люди нашли в данных Кеплера, которые алгоритмы не могли найти из-за способности распознавания образов в человеческом глазу», - сказал Раппапорт. «Теперь вы можете написать компьютерный алгоритм, чтобы найти такую форму кометы. Но они были пропущены в предыдущих поисках. Они были достаточно глубокими, но не имели правильной формы, запрограммированной в алгоритмах. Я думаю, будет справедливо сказать, что это никогда не было бы найдено никаким алгоритмом ».
В будущем исследовательская группа ожидает, что развертывание транзитного геодезического спутника экзопланет (TESS), которым будет руководить MIT, продолжит проводить исследования типа Kepler.
