Borgerforskere opdager to gasformige planeter omkring en lysende, sollignende stjerne

Om natten, syv-årige Miguel kan lide at tale med sin far Cesar Rubio om planeter og stjerner. "Jeg prøver at pleje det, " siger Rubio, en maskinmester i Pomona, Californien, der laver dele til minedrift og elproduktionsudstyr.

Nu, drengens far kan hævde, at han hjalp med at opdage planeter, også. Han er en af ​​tusindvis af frivillige, der deltager i Planet Hunters TESS, et NASA-finansieret borgervidenskabsprojekt, der leder efter beviser på planeter uden for vores solsystem, eller exoplaneter. Citizen science er en måde, hvorpå medlemmer af offentligheden kan samarbejde med videnskabsmænd. Mere end 29, 000 mennesker verden over har tilsluttet sig Planet Hunters TESS-indsatsen for at hjælpe videnskabsmænd med at finde exoplaneter.

Planetjægere TESS har nu annonceret opdagelsen af ​​to exoplaneter i en undersøgelse offentliggjort online i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , opremser Rubio og mere end et dusin andre borgerforskere som medforfattere.

Disse eksotiske verdener kredser om en stjerne kaldet HD 152843, ligger omkring 352 lysår væk. Denne stjerne har omtrent samme masse som Solen, men næsten 1,5 gange større og lidt lysere.

Planet b, på størrelse med Neptun, er omkring 3,4 gange større end Jorden, og fuldfører et kredsløb om sin stjerne på omkring 12 dage. Planet c, den ydre planet, er omkring 5,8 gange større end Jorden, gør det til en "sub-Saturn, " og dens omløbsperiode er et sted mellem 19 og 35 dage. I vores eget solsystem, begge disse planeter ville være godt inden for Merkurs kredsløb, hvilket er omkring 88 dage.

"at studere dem sammen, begge på samme tid, er virkelig interessant at begrænse teorier om, hvordan planeter både dannes og udvikler sig over tid, sagde Nora Eisner, en doktorand i astrofysik ved University of Oxford i Storbritannien og hovedforfatter af undersøgelsen.

TESS står for Transiting Exoplanet Survey Satellite, et NASA-rumfartøj, der blev opsendt i april 2018. TESS-holdet har brugt data fra observatoriet til at identificere mere end 100 exoplaneter og over 2, 600 kandidater, der afventer bekræftelse.

Planetjægere TESS, drives gennem Zooniverse hjemmeside, begyndte i december 2018, kort efter de første TESS-data blev offentligt tilgængelige. Frivillige ser på grafer, der viser lysstyrken af ​​forskellige stjerner over tid. De bemærker, hvilke af disse plots, der viser et kort fald i stjernens lysstyrke og derefter et opadgående sving til det oprindelige niveau. Dette kan ske, når en planet krydser sin stjernes ansigt, blokerer en lille smule lys - en begivenhed kaldet en "transit".

Planet Hunters-projektet deler hvert lysstyrkeplot, kaldet en "lyskurve, " med 15 frivillige. I baggrunden af ​​hjemmesiden, en algoritme indsamler alle de frivilliges indsendelser og udvælger lyskurver, som flere frivillige har markeret. Eisner og kolleger ser derefter på de højest placerede lyskurver og bestemmer, hvilke der ville være gode til videnskabelig opfølgning.

Selv i en tid med sofistikerede computerteknikker som maskinlæring, Det er en stor hjælp for forskere at have en stor gruppe frivillige, der kigger gennem teleskopdata. Da forskere ikke perfekt kan træne computere til at identificere signaturerne på potentielle planeter, det menneskelige øje er stadig værdifuldt. "Det er grunden til, at mange exoplanetkandidater savnes, og hvorfor borgervidenskab er fantastisk, " sagde Eisner.

I tilfældet med HD 152843, borgerforskere så på et plot, der viste dets lysstyrke under en måneds TESS-observationer. Lyskurven viste tre tydelige fald, hvilket betyder, at mindst én planet kunne kredse om stjernen. Alle 15 borgerforskere, der så på denne lyskurve, markerede mindst to transitter, og nogle markerede lyskurven på Planet Hunters TESS online diskussionsforum.

Derefter, videnskabsmænd kiggede nærmere. Ved at sammenligne dataene med deres modeller, de vurderede, at to transitter kom fra den indre planet og den anden kom fra en anden, ydre planet.

For at sikre, at transitsignalerne kom fra planeter og ikke en anden kilde, såsom stjerner, der formørker hinanden, passerer asteroider, eller bevægelserne af TESS selv, videnskabsmænd havde brug for at se på stjernen med en anden metode. De brugte et instrument kaldet HARPS-N (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher for den nordlige halvkugle) ved Telescopio Nazionale Galileo i La Palma, Spanien, samt EXPRES (Extreme Precision Spectrometer), et instrument ved Lowell Observatory i Flagstaff, Arizona. Både HARPS og EXPRES leder efter tilstedeværelsen af ​​planeter ved at undersøge, om stjernelys "svinkler" på grund af planeter, der kredser om deres stjerne. Denne teknik, kaldet radialhastighedsmetoden, gør det muligt for videnskabsmænd at estimere massen af ​​en fjern planet, også.

Mens videnskabsmænd ikke kunne få et signal klart nok til at udpege planeternes masser, de fik nok radialhastighedsdata til at lave massevurderinger - omkring 12 gange Jordens masse for planet b og omkring 28 gange Jordens masse for planet c. Deres målinger bekræfter, at signaler, der indikerer tilstedeværelsen af ​​planeter; flere data er nødvendige for at bekræfte deres masser. Forskere fortsætter med at observere planetsystemet med HARPS-N og håber at have mere information om planeterne snart.

Forskere kan snart have højteknologiske værktøjer til at se, om disse planeter har atmosfærer, og hvilke gasser der er til stede i dem. NASAs James Webb-rumteleskop, lanceres senere i år, vil være i stand til at se på, hvilke slags molekyler der udgør atmosfæren på planeter som dem i dette system, især den større ydre planet. HD 152843-planeterne er alt for varme og gasformige til at understøtte livet, som vi kender det, men de er værdifulde at studere, når videnskabsmænd lærer om rækken af ​​mulige planeter i vores galakse.

"Vi tager små skridt i retning af at finde en jordlignende planet og studere dens atmosfære, og fortsætte med at skubbe grænserne for, hvad vi kan se, " sagde Eisner.

Borgerforskerne, der klassificerede HD 152843 lyskurven som en mulig kilde til transitplaneter, ud over tre Planet Hunters diskussionsforum moderatorer, blev inviteret til at få deres navne opført som medforfattere på undersøgelsen, der annoncerer opdagelsen af ​​disse planeter.

En af disse borgerforskere er Alexander Hubert, en universitetsstuderende koncentrerer sig om matematik og latin i Würzburg, Tyskland, med planer om at blive gymnasielærer. Indtil nu, han har klassificeret mere end 10, 000 lyskurver gennem Planet Hunters TESS.

"Jeg fortryder nogle gange, at i vores tid, vi er nødt til at begrænse os til én, måske to fag, som for mig, latin og matematik, " sagde Hubert. "Jeg er virkelig taknemmelig for, at jeg har muligheden på Zooniverse for at deltage i noget anderledes."

Elisabeth Baeten af ​​Leuven, Belgien, en anden medforfatter, arbejder med administration af genforsikring, og siger, at klassificering af lyskurver på Planet Hunters TESS er "afslappende." Interesseret i astronomi siden barndommen, hun var en af ​​de oprindelige frivillige i Galaxy Zoo, et astronomi-borgervidenskabsprojekt, der startede i 2007. Galaxy Zoo inviterede deltagerne til at klassificere former for fjerne galakser.

Mens Baeten har været en del af mere end et dusin offentliggjorte undersøgelser gennem Zooniverse-projekter, det nye studie er Rubios første videnskabelige publikation. Astronomi har været en livslang interesse, og noget han nu kan dele med sin søn. De to kigger nogle gange sammen på hjemmesiden Planet Hunters TESS.

"Jeg føler, at jeg bidrager, selvom det kun er en lille del, " sagde Rubio. "Især videnskabelig forskning, det er tilfredsstillende for mig."

NASA har en bred vifte af borgervidenskabelige samarbejder på tværs af emner lige fra jordvidenskab til Solen til det bredere univers. Alle i verden kan deltage. Tjek de seneste muligheder på science.nasa.gov/citizenscience.