Kas juhuslik transiit on veidram kui Tabby täht?

Kunstniku kontseptsioon, mis näitab viit seitsmest Maa-suurusest eksoplaneedist, mis tiirlevad tähe TRAPPIST-1 ümber. Need planeedid avastati transiidi kaudu, st kui nad Maast vaadatuna oma tähe ette läksid. Samamoodi näitasid Kepleri kosmoseaparaatide andmed 28 transiti binaarses tähesüsteemis HD 139139 ehk Random Transiter. Kuid kuigi planeetidel TRAPPIST-1 on perioodilised stabiilsed orbiidid, on objektide orbiidid süsteemis HD 139139 äärmiselt, juhuslikult. Pilt NASA / JPL-Caltech / Newsweek kaudu.

Kas mäletate Tabby tähte, mida vaatles Kepleri kosmoseteleskoop? See imelike heledusega täht, mida pole veel täielikult lahti seletatud? Teooriad on ulatunud komeetide gruppidest kuni lagunevate planeetideni kuni isegi võõraste megastruktuurideni ja on kindlaks tehtud, et tolm on kuidagi seotud. Kuid nüüd on olemas uus avastus - mida kirjeldas esmakordselt avalikult planeedi jahinduse astronoom Hugh Osborn 29. juunil 2019 -, mis võib olla veelgi segasemaks kui Tabby's Star. Seda nimetatakse juhuslikuks transiidiks. Lühidalt - see täht, keda nägi ka Kepler, leiti 87-päevase perioodi jooksul kuni 28 transiidini, see tähendab 28 tähe ees mööduvat objekti, mis näevad välja täpselt nagu planeedid. Probleem on selles, et puuduvad tõendid nende 28 objekti korrapäraste perioodiliste orbiitide kohta, nagu võiks oodata planeetide korral. Seega moniker Random Transiter. Mis siis toimub?

Ebatavalisi leide märkasid esmakordselt kodanikuastronoomid, kes vaatasid Kepleri andmeid 2018. aasta kevadel, ja esimene eelretsenseeritud paber avaldati äsja 28. juunil 2019 arXivis.

Astronoom Hugh Osborn. Ta oli esimene, kes kirjeldas oma blogis Lost in Transit juhuslikku transiitreid avalikult. Samuti võite teda Twitteri kaudu otsida @exohugh kaudu.

HD 139139 Kepleri valguskõver, mis näitab veidraid transiite. Ülemine paneel: toores 87-päevane valguskõver. Keskmine paneel: hele kõver pärast aeglaste modulatsioonide välja filtreerimist, mis on tingitud andmetöötlusest tulenevatest tähelaikudest ja trendidest. Seal on 28 transiiditaolist üritust. Alumine paneel: lühem 15-päevane jaanikaar, mis sisaldab nelja transiiditaolist sündmust. Pilt Rappaporti jt / arXiv kaudu.

Sellele väljaandele järgnes mõne päeva pärast kuum arutelu Twitteris ja Redditis. Abstraktselt:

Oleme tuvastanud tähe, EPIC 249706694 (HD 139139), mida täheldati K2 kampaania 15 ajal Kepleri laiendatud missioonil, mis näib 87-päevase vaatluse käigus 28 transiiditaolist sündmust. Nende tilkade, mis kõik peale kahe on sügavusega 200–80 ppm, ebatavaline külg on see, et need ei esine perioodilisust ja nende saabumisajad oleks sama hästi võinud anda juhuslike arvude generaator. Näitame, et mitte rohkem kui neli sündmust võivad kuuluda perioodilisse jada. Oleme teinud mitmeid andmete kvaliteedikatseid, et teha kindlaks, kas need langused on astrofüüsikalise päritoluga, ja kuigi me ei saa olla täiesti kindlad, et see nii on, on neil kõigil kahel võimalikul host-tähel astrofüüsikalise varieeruvuse tunnused (tõenäoliselt seotud paar) fotomeetrilises apertuuris. Uurime mitmeid ideid nende languste päritolu kohta, sealhulgas tegelikud planeedi transiidid, mis tulenevad mitmest või tolmu eraldavast planeedist, anomaalselt suured TTV-d, S- ja P-tüüpi transiidid binaarsüsteemides [vt joonist allpool], tolmu- kiirgavad asteroidid, äpi-täht aktiivsus ja lühikese elueaga tähtpungad. Kõik transiidistsenaariumid, mida meil on õnnestunud võluda, näivad ebaõnnestuvat, samas kui olemuslik tähe varieeruvuse hüpotees oleks uudne ja testimata.

Kahekomponentse tähesüsteemi (hallid ringid) skeem, mis sisaldab 2 planeeti: üks P-tüüpi (planetaar-tüüpi, ringikujuline) orbiidil ja teine ​​S-tüüpi (satelliidi tüüpi) orbiidil. Mitte skaleerida. Astronoomid kaalusid juhusliku transiidi selgitamisel neid võimalikke orbiite. Pilt Philip D. Halli kaudu / Wikimedia Commons.

Austinis Texase ülikooli astronoomi Andrew Vanderburgi sõnul:

Me pole Kepleris [kosmoselaevade andmetes] midagi sellist näinud ja Kepleri pilk vaatas 500 000 tähte.

Täht HD 139139 on binaarne täht, mis asub Maast umbes 350 valgusaasta kaugusel, üks päikesesarnane täht on umbes 1, 5 miljardit aastat vana ja teine ​​pisut väiksem.

Kosmoselaev Kepler - jahimees vaatles seda tähte 87 päeva jooksul oma missiooni teises K2 osas. Andmete analüüsimisel nähti tähe heleduses 28 tilka, nii palju kui näeksite, kui planeedid tähest sisse lähevad. Astronoomid on neid tilke tähevalguses väga edukalt kasutanud - seda on näinud Kepler ja nüüd kosmoselaev TESS, Kepleri järeltulija - uute planeedikandidaatide leidmiseks.

Kuid need 28 kastmist HD 139139 jaoks tundusid imelikud. Mitte ainult nende arv - see oleks palju planeete või vähem tähti planeedi ümber, millel on väga lühikesed orbiidid tähtede ümber -, vaid ka see, et neil ei olnud perioodilisuse märke, nagu võiks oodata planeetide puhul. Iga sukeldumine kestis umbes 45 minutit kuni 7, 5 tundi, väga lühikesed ajad planeetide tiirlemiseks, kui nad kõik ei olnud tähe lähedal. Kuid kui iga planeet tiirles nii kiiresti kui järeldati, oleks Kepler pidanud 80 päeva jooksul nägema neist mitut regulaarset transiiti, kuid see ei läinud. See näitab, et orbiidid on kuidagi juhuslikumad, mitte kenad ja kenad, kui iga planeet tiirleb teatud tunni või päeva jooksul, nagu tavaliselt nähakse.

Samuti olid kõik transiidid, välja arvatud üks, sügavus umbes 200 ppm. See tähendab 27 objekti, mis on enam-vähem ühesuurused, umbes 50 protsenti suuremad kui Maa. Teine objekt oleks umbes kaks korda suurem. Selle järgi, mida astronoomid on eksoplaneetide osas seni näinud, oleks väga ebatavaline, kui ühes planeedisüsteemis oleks 27 sama suurusega planeeti. Lisaks ei tundu need planeedid tiirlevat nagu tavalised planeedid. Mis nad siis on, kui nad pole planeedid?

Viimastel aastatel on Tabby tähte (kunstniku kontseptsioon siin) peetud meie galaktika kõige veidramaks tuntud täheks. Kuid nüüd võib juhuslik transiiter võtta selle tiitli. Pilt NASA / JPL / Caltechi / Vanderbilti ülikooli kaudu.

Nendest vaatlustest on nüüd möödas enam kui aasta ja astronoomidel pole ikka veel lihtsat selgitust. Praegu on arvukalt käsitletavaid teooriaid, kuid kõigil neil on siiani probleeme. Nagu astronoom Hugh Osborn kirjeldas, kuuluvad nende hulka:

- mitu planeeti . Esimene ilmne võimalus, kuid nagu juba märgitud, oleks see väga ebatavaline. See oleks ikkagi nii, isegi kui tegemist oleks 14 planeediga, mis põhjustavad kaks tilgutamist, sõltumata sellest, millise tähe nad binaarses süsteemis tiirlesid. TRAPPIST-1 süsteemil on seitse teadaolevat Maa suurust planeeti, kuid need kõik tiirlevad tähe ümber normaalsel viisil, stabiilsete, perioodiliste orbiitidega.

- lagunev planeet . Mõeldav, kuid isegi lagunev planeet peaks näitama perioodilisust, põhjustades transiidi igal orbiidil ühes ja samas punktis. Samuti ilmnevad HD139139 tilgad vähemalt viie tunni vahega. Selline orbiit on tõenäoliselt ebastabiilne ja kokkusobimatu ka üle viie tunni kestvate langustega.

- tolmu eraldavad asteroidid . See sarnaneb laguneva planeedi ideega, kuid mitme väiksema kehaga. Probleem on aga selles, et transiidid on peaaegu kõik ühesuguse sügavusega. Asteroidide tükid peaksid tekitama tolmupilvi, mille suurus on palju varieeruvam. Samuti peaksid nad kõik olema planeedi suuruste tolmupilvede tekitamiseks täpselt õigel orbiidil.

- Planeedid binaarses süsteemis . Kui tähed liikusid, ei annaks iga orbiit transiiti. See võiks toimida, kuid sel juhul peaks see olema kolmetäheline süsteem, millesse on kaasatud veel üks nähtamatu täht. Planeetide ja peamise binaari orbitaalperioodid peaksid olema äärmiselt lühikesed ja meeskond ei suutnud leida stabiilset süsteemi, mis vastaks andmetele. Lisaks välistasid radiaalse kiiruse mõõtmised, et tegemist on kolmekordse süsteemiga.

Kas transiite võib põhjustada mõni kunstlik, näiteks mitu Dysoni kerakujulist eset? Võib-olla, kuid ühel või teisel viisil on veel liiga vara öelda ja kõigepealt tuleks kõrvaldada looduslikud seletused. Selle pildi - nimega Shield World Construction - autor on Adam Burn. Sellest lähemalt siit. Pilt rakenduse FantasyWallpapers kaudu.

- Noor täht . Noortel tähtedel võib ringi liikuda juhuslikke tolmukogumeid, mis on osa tähe ümbritsevast tolmuketast. Kuid see ei paista ka toimivat. See tähesüsteem on vana ja ikka peaks olema perioodilisust, kui tolm tähe ümber tiirleb. HD 139139 tilgad on palju tellitud ja “planeeditaolised”, kui tolmukäikudest oodata võiks.

- lühiajalised tähtkohad . Kas läbivad objektid võivad olla tähe enda täpid? Võimalik, kuid tähekäitumise seda aspekti pole veel nii hästi mõistetud. Sel juhul peaksid laigud moodustuma, blokeerima tähtvalgust maksimaalselt mõneks tunniks ja seejärel hajuma.

- SETI . Nüüd kipub see idee ilmselgetel põhjustel loomulikult kõige rohkem tähelepanu saama. Kas need võivad olla kunstlikud planeedisuurused objektid, sarnased Dysoni sfääridele või muudele megastruktuuridele? Selle tähesüsteemi kohta pole veel piisavalt teada, et see kas välistada või mitte. Võimalus, isegi kui see on ebatõenäoline (olenevalt sellest, kellega räägite), on muidugi põnev, kuid enne kui öelda, et tegemist on juhtiva kandidaadiga, tuleks kõigepealt leida palju rohkem tõendeid. 14–28 suure objekti leidmine, kõik ühesuurused, välja arvatud üks, on kindlasti imelik, kuid kõik mõeldavad looduslikud seletused tuleks kõigepealt kõrvaldada. Occami raseerija sõnul on tõenäolisem, et leitakse looduslik seletus, kuid praegusel hetkel jäävad võimalused avatuks.

Teiste veebifoorumite soovituste hulka on lisatud J1047b-ga sarnaste tohutute rõngaste süsteemidega planeedid, näiteks „tolmulaviinid“, kus tähe lähedale tolmurõngast toituvad mujalt sissepuhutud tolm. Veel üks idee oli, et leidus planeete, mis tiirlevad mitme tähe ümber, kuid juhuslikult peitsid teised tähed HD 139139 vaate alt. Küsisin Osbornilt selle võimaluse kohta Twitteris ja ta vastas:

Võimalik, kindlasti. Kuid selle tähe raadius Maalt vaadatuna on 0, 000000014 kraadi, seega on tõenäosus, et täiesti sõltumatu täht (koos planeetidega) ristub täpselt selle tähekettaga, * äärmiselt * väike. Kuid see on imelik süsteem, nii et Occami habemenuga on juba hädas!

- Hugh Osborn (@exohugh) 1. juuli 2019

Astronoom Ben Montet on teoorias väitnud, et vähemalt osa transiitjuhtumitest võib olla põhjustatud tsirkuleeruvast planeedist -, mis tiirleb mõlemast tähest -, kuid nagu kõik muu, on see ka praegu vaid hüpotees.

Nii et praeguse seisuga on palju küsimusi, kuid vähe vastuseid, kuidas Tabby's Star saaga alguse sai. Tabetha Boyajian ise, täht, kelle järgi täht hüüdnime sai, pidas juhusliku transiidi juhtumi kohta kaalumist ja seda, kas tulnukaid tuleks sellel hetkel kaaluda:

Arvan, et enne sinna minemist peame kaaluma kõiki võimalusi. See on üks neist süsteemidest, kus seda tõenäoliselt ilma täiendavate andmeteta välja mõelda ei õnnestu.

Alumine rida: juhuslik transiiter on kindlasti väga veider täht transiidiga, mis näevad välja nagu planeetide tehtud, kuid objektid ei tundu olevat sellised nagu tavalistel orbiidil liikuvatel planeetidel.

Allikas: juhuslik transiiter EPIC 249706694 / HD 139139

Via Hugh Osborni ajakirja Lost in Transit ajakirja postitus ja Scientific American