Twee gasvormige planeten rond een heldere zonachtige ster

’s Nachts praat de zevenjarige Miguel graag met zijn vader, Cesar Rubio, over planeten en sterren. “Daar probeer ik voor te zorgen”, zegt Rubio, een monteur in Pomona, Californië, die onderdelen maakt voor mijnbouw- en stroomopwekkingsapparatuur.

Nu kan de jongen beweren dat zijn vader ook hielp bij het ontdekken van de planeten. Cesar Rubio is een van de duizenden vrijwilligers die deelnemen aan Planeetjagers Tess, een door NASA gefinancierd burgerwetenschappelijk project dat zoekt naar bewijs van planeten buiten ons zonnestelsel of exoplaneten. Citizen science is een manier voor burgers om samen te werken met wetenschappers. Meer dan 29.000 mensen over de hele wereld hebben hun krachten gebundeld met Planet Hunters TESS om wetenschappers te helpen bij het vinden van exoplaneten.

Cesar Rubio en zijn zoon Miguel praten graag samen over ruimte. Krediet: Cesar Rubio

Planet Hunters TESS kondigt de ontdekking aan van twee exoplaneten in een studie die online is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, en opname van Rubio en meer dan een dozijn andere burgerwetenschappers als co-auteurs.

Deze buitenaardse werelden draaien rond een ster genaamd HD 152843, op ongeveer 352 lichtjaar afstand. Deze ster heeft ongeveer dezelfde massa als de zon, maar ongeveer 1,5 keer groter en iets helderder.

Planeet B, zo groot als Neptunus, is ongeveer 3,4 keer groter dan de aarde en voltooit een baan rond zijn ster in ongeveer 12 dagen. Planeet C, de exoplaneet, is ongeveer 5,8 keer groter dan de aarde, waardoor het een “semi-Saturnus” is, en zijn omlooptijd is ergens tussen 19 en 35 dagen. In ons zonnestelsel zullen beide planeten in een baan rond Mercurius draaien, wat ongeveer 88 dagen duurt.

zei Nora Eisner, een promovendus in astrofysica aan de Universiteit van Oxford in het VK en hoofdauteur van de studie.

TESS staat voor Transiting Exoplanet Survey Satellite, een NASA-ruimtevaartuig dat in april 2018 werd gelanceerd. Het TESS-team gebruikte gegevens van het observatorium om meer dan 100 exoplaneten te identificeren en meer dan 2.600 kandidaten in afwachting van bevestiging.

Planet Hunters TESS, dat opereert via de Zooniverse-website, begon in december 2018, kort nadat de eerste TESS-gegevens openbaar waren gemaakt. Vrijwilligers kijken naar grafieken die de helderheid van verschillende sterren in de loop van de tijd laten zien. Merk op welke van deze grafieken een korte dip in de helderheid van de ster laat zien en vervolgens een opwaartse zwaai terug naar het oorspronkelijke niveau. Dit kan gebeuren wanneer een planeet het gezicht van zijn ster kruist en een klein beetje licht blokkeert – een gebeurtenis die een ’transit’ wordt genoemd.

Planet Hunters deelt elk helderheidsschema genaamd “Light Curve” met 15 vrijwilligers. Op de achtergrond van de site verzamelt een algoritme alle inzendingen van vrijwilligers en kiest de lichtcurven die verschillende vrijwilligers hebben geselecteerd. Vervolgens kijken Eisner en zijn collega’s naar de hogere-orde lichtcurven en bepalen welke goed zouden zijn voor wetenschappelijke follow-up.

Alexander Hubert studeert om leraar wiskunde en Latijn te worden, maar geniet van burgerwetenschappelijke projecten in de astronomie. Krediet: Alexander Hubert

Zelfs in het tijdperk van complexe computertechnologieën zoals machine learning, is het een enorme hulp voor onderzoekers om een ​​grote groep vrijwilligers naar telescoopgegevens te laten kijken. Omdat onderzoekers computers niet perfect kunnen trainen om potentiële planeetvingerafdrukken te identificeren, is het menselijk oog nog steeds waardevol. “Dit is de reden waarom er niet veel kandidaten zijn voor exoplaneten, en waarom burgerwetenschap zo geweldig is”, zei Eisner.

In het geval van HD 152843 keken burgerwetenschappers naar een stuk land dat zijn helderheid liet zien binnen een maand na TESS-waarnemingen. De lichtcurve vertoonde drie duidelijke dalingen, wat impliceert dat ten minste één planeet om de ster zou kunnen draaien. Alle 15 burgerwetenschappers die naar deze curve hebben gekeken, hebben verwezen naar ten minste twee transits, en sommigen hebben de lichtcurve gemarkeerd op het Planet Hunters TESS online discussieforum.

Toen namen de wetenschappers een kijkje. Door de gegevens te vergelijken met hun modellen, schatten ze dat twee transits van de binnenplaneet kwamen en de andere van een tweede buitenplaneet.

Om ervoor te zorgen dat transitsignalen van planeten komen en niet van een andere bron, zoals sterren die elkaar overschaduwen, asteroïden passeren of de bewegingen van TESS zelf, moesten wetenschappers op een andere manier naar de ster kijken. Ze gebruikten een instrument genaamd HARPS-N (High Resolution Radial Velocity Planet Finder for the Northern Hemisphere) bij de Telescopio Nazionale Galileo in La Palma, Spanje, evenals EXPRES (Extreme Resolution Spectrometer), een instrument bij het Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona. HARPS en EXPRES zoeken naar de aanwezigheid van planeten door te onderzoeken of het sterlicht “wankel” is als gevolg van planeten die om hun ster draaien. Met deze techniek, de radiale snelheidsmethode genoemd, kunnen wetenschappers ook de massa van een verre planeet schatten.

Hoewel de wetenschappers geen duidelijk genoeg signaal konden krijgen om de massa’s van de planeten te bepalen, kregen ze genoeg radiale snelheidsgegevens om massaschattingen te maken – ongeveer 12 keer de massa van de aarde voor planeet B en ongeveer 28 keer de massa van de aarde voor planeet C . Hun metingen bevestigen de juistheid van de signalen die wijzen op de aanwezigheid van planeten; Er zijn meer gegevens nodig om de massa te bevestigen. Wetenschappers blijven het planetenstelsel volgen met HARPS-N en hopen binnenkort meer informatie over de planeten te hebben.

Elizabeth Payten heeft deelgenomen aan meer dan een dozijn wetenschappelijke onderzoeken die zijn gepubliceerd via Zooniverse Projects. Krediet: Elizabeth Payten

Onderzoekers hebben misschien binnenkort hightech tools om uit te zoeken of deze planeten een atmosfeer hebben en welke gassen erin zitten. NASA’s James Webb Space Telescope, die later dit jaar wordt gelanceerd, zal in staat zijn om te kijken naar de soorten deeltjes waaruit de atmosfeer bestaat van planeten zoals die in dit systeem, vooral de grotere exoplaneet. Planeten HD 152843 zijn te heet en te gasachtig om het leven zoals wij dat kennen te ondersteunen, maar ze zijn waardevol om te bestuderen terwijl wetenschappers meer te weten komen over de reeks potentiële planeten in onze melkweg.

“We zetten kleine stappen in de richting van het vinden van een aardachtige planeet en het bestuderen van de atmosfeer, en we blijven de grenzen verleggen van wat we kunnen zien”, zei Eisner.

Burgerwetenschappers die de lichtcurve van HD 152843 beoordeelden als een mogelijke bron van transiterende planeten, evenals drie moderators van het Planet Hunters-discussieforum, werden uitgenodigd om als co-auteurs te worden opgenomen in de studie waarin de ontdekking van deze planeten werd aangekondigd.

Een van die burgerwetenschappers is Alexander Hubert, een student die zich richt op wiskunde en Latijn in Würzburg, Duitsland, en die van plan is leraar te worden op een middelbare school. Tot op heden zijn meer dan 10.000 lichtkrommen geclassificeerd door Planet Hunters TESS.

“Het spijt me soms dat we ons in onze tijd moeten beperken tot één, misschien twee vakken, zoals de mijne voor mij, Latijn en wiskunde”, zei Hubert. “Ik ben erg dankbaar dat ik bij Zooniverse de kans heb gekregen om bij iets anders betrokken te zijn.”

Een andere co-auteur, Elisabeth Payten uit Leuven, België, die op de afdeling herverzekering werkt, zegt dat het beoordelen van de lichtcurven op Planet Hunters TESS ‘ontspannend’ is. Ze is al van kinds af aan geïnteresseerd in astronomie en was een van de oorspronkelijke vrijwilligers van Galaxy Zoo, een burgerwetenschappelijk project in de astronomie dat in 2007 begon. Galaxy Zoo nodigde deelnemers uit om de vormen van verre sterrenstelsels te classificeren.

Hoewel Baeten deel uitmaakte van meer dan een dozijn studies die zijn gepubliceerd via Zooniverse Projects, is de nieuwe studie Rubio’s eerste wetenschappelijke publicatie. Astronomie is altijd al een levenslange interesse geweest en hij kan het nu delen met zijn zoon. De twee kijken soms samen naar Planet Hunters TESS.

“Ik heb het gevoel dat ik een bijdrage lever, ook al is het maar een klein deel”, zei Rubio. “Vooral wetenschappelijk onderzoek geeft mij voldoening.”

NASA heeft een breed scala aan burgerwetenschappelijke samenwerkingen over onderwerpen variërend van aardwetenschappen tot de zon tot het grotere universum. Iedereen ter wereld kan meedoen. Bekijk de laatste mogelijkheden op science.nasa.gov/citizenscience.

Referentie: “Planet Hunters TESS III: Two Transiting Planets Around Glossy G-dwarf HD 152843” door NL Eisner, B.A. Nicholson, O Barragán, S Aigrain, C Lintott, L Kaye, B Klein, G Miller, J Taylor en N Zicher, LA Buchhave, DA Caldwell, J Horner, J Llama, A Mortier, VM Rajpaul, K Stassun, A Sporer, A Tkachenko, JM Jenkins, D Latham, G Ricker, S Seager, J Winn, S Alhassan, EML Baeten, SJ Bean DM Bundy, V Efremov, R Ferstenou, BL Goodwin, M Hof, T Hoffman, A Hubert, L Lau, S Lee, D Maetschke, K Peltsch, C Rubio-Alfaro, GM Wilson, 12 mei 2021, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab1253