Tom Jacobs di Bellevue, Washington, ama cacciare tesori. Dal 2010 l’ex ufficiale della Marina degli Stati Uniti ha partecipato a progetti di volontariato online che consentono a chiunque sia interessato – “cittadini scienziati” – di prendere visione Nasa Dati del telescopio per segni di esopianeti e pianeti al di fuori del nostro sistema solare.

Ora, Jacobs ha aiutato a scoprire un pianeta gigante gassoso a circa 379 anni luce dalla Terra, in orbita attorno a una stella della stessa massa del Sole. il GioveIl pianeta di dimensioni è speciale per gli astronomi perché il suo anno di 261 giorni è lungo rispetto a molti dei giganti gassosi conosciuti al di fuori del nostro sistema solare. Il risultato indica anche che il pianeta è leggermente più lontano dalla sua stella Venere dal sole. I risultati sono stati pubblicati in Giornale astronomico È stato presentato in un evento stampa virtuale dell’American Astronomical Society il 13 gennaio.

Il rilevamento e la determinazione delle dimensioni e della massa di questo pianeta hanno richiesto una collaborazione significativa tra astronomi professionisti e scienziati cittadini come Jacobs. ha detto Paul Dalba, astronomo dell’Università della California, Riverside, e autore principale di un libro di studio.

“La scoperta e la pubblicazione di TOI-2180 b è stato un grande sforzo di squadra per dimostrare che astronomi professionisti e scienziati esperti possono lavorare insieme con successo”, ha affermato Jacobs. “È la sinergia al suo meglio.”

Come è avvenuta la scoperta?

La firma del pianeta appena scoperto era nascosta nei dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, o lui-capra. Utilizzando i dati di TESS, gli scienziati stanno cercando cambiamenti nella luminosità delle stelle vicine, che potrebbero indicare la presenza di pianeti in orbita.

Jacobs fa parte di un gruppo di scienziati cittadini che esaminano pezzi di dati TESS, mostrando il cambiamento nella luminosità di una stella nel tempo, alla ricerca di nuovi pianeti. Mentre gli astronomi professionisti utilizzano algoritmi per scansionare automaticamente decine di migliaia di punti dati dalle stelle, questi scienziati cittadini utilizzano un programma chiamato LcTools, creato da Alan R. Schmitt per esaminare i dati del telescopio a occhio. Questo è il motivo per cui il Jacobs Group, che comprende diversi scienziati cittadini e due astronomi veterani, si chiama Optical Survey Group. Molti di loro si sono incontrati mentre lavoravano a Planet Hunters, un progetto di citizen science finanziato dalla NASA attraverso Zooniverse e incentrato sui dati della navicella spaziale Kepler della NASA.

Il 1 ° febbraio 2020, Jacobs ha osservato un grafico che mostrava la luce stellare da TOI-2180 più debole di meno del mezzo percento e quindi è tornato al suo livello di luminosità precedente in un periodo di 24 ore, che può essere spiegato da un pianeta in orbita attorno ad esso. Si dice “croce” perché dal nostro punto di vista passa davanti alla stella. Misurando la quantità di luce che si attenua durante il passaggio del pianeta, gli scienziati possono stimare le dimensioni del pianeta e, oltre ad altre misurazioni, la sua densità. Ma i transiti possono essere visti solo se una stella e il suo pianeta si allineano con i telescopi che stai guardando.

Il grafico che mostra la luce delle stelle nel tempo è chiamato “curva di luce”. Il gruppo di scansione visiva ha avvertito due scienziati professionisti che hanno collaborato – Paul Dalpa presso l’Università della California, Riverside, e Diana Dragomir, professore associato presso l’Università del New Mexico – che questa curva di luce potrebbe essere intrigante.

“Con questa nuova scoperta, stiamo anche spingendo i confini dei tipi di pianeti che possiamo estrarre dalle osservazioni TESS”, ha affermato Dragomir. “TESS non è stato progettato specificamente per trovare esopianeti in orbita così lunga, ma il nostro team, con l’aiuto di scienziati cittadini, sta comunque estraendo questa gemma rara”.

Gli algoritmi informatici utilizzati dagli astronomi professionisti per cercare i pianeti sono progettati identificando più eventi di transito da una singola stella. Ecco perché l’ispezione visiva dei cittadini scienziati è molto utile quando è disponibile un solo transito. Poiché questa è l’unica volta in cui la stella TOI-2180 b si è attenuata in questo set di dati, viene chiamato “evento di transizione singolo”.

“Lo sforzo manuale che hanno messo in atto è davvero importante e davvero impressionante, perché è davvero difficile scrivere codice che possa attraversare un milione di curve di luce e identificare in modo affidabile singoli eventi di trasmissione”, ha affermato Dalba. “Questa è un’area in cui gli esseri umani stanno ancora superando il codice”.

Ma come ha potuto il team escludere altre spiegazioni per il breve calo nella luce delle stelle? Potrebbero essere sicuri di aver trovato un pianeta? Avranno bisogno di note di follow-up.

Fortunatamente, Dalba è stato in grado di utilizzare l’Automated Planet Finder Telescope al Lake Observatory in California. “Uso questo telescopio per misurare l’oscillazione di una stella per determinare quanto è massiccio questo pianeta, ammesso che sia un pianeta”, ha detto. Il team di ricerca ha anche utilizzato il telescopio Keck I presso l’Osservatorio WM Keck alle Hawaii per effettuare alcune di queste misurazioni quando l’Osservatorio Lick è stato minacciato da incendi.

Con 27 ore di osservazioni che coprono più di 500 giorni, Dalpa e i suoi colleghi hanno osservato la forza gravitazionale del pianeta sulla stella, consentendo loro di calcolare la massa del pianeta e stimare una gamma di possibilità per la sua orbita. Tuttavia, hanno voluto osservare il transito del pianeta quando è tornato per confermare l’orbita. Sfortunatamente, trovare un secondo evento di transito è stato difficile perché c’è molta incertezza su quando il pianeta incrocerà di nuovo la faccia della sua stella.

Nell’agosto 2020 Dalba ha fatto pressioni e organizzato una campagna di osservazione che includeva sia astronomi professionisti che scienziati cittadini che utilizzavano telescopi in 14 località in tre continenti. Per sostenere la campagna, Dalba ha allestito un campo di cinque notti nel Parco nazionale di Joshua Tree in California e ha cercato transiti con due telescopi Amatore portatile. Lo sforzo di collaborazione ha prodotto 55 set di dati in 11 giorni.

Alla fine, nessuno di questi telescopi ha rilevato il pianeta con sicurezza. Tuttavia, la mancanza di un rilevamento chiaro in questo periodo di tempo ha posto fine alla lunghezza dell’orbita, indicando un periodo di circa 261 giorni. Utilizzando questa stima, hanno previsto che TESS avrebbe visto il pianeta transitare di nuovo con la sua stella nel febbraio 2022.

sul pianeta

TOI-2180 b è tre volte più massiccio di Giove ma ha lo stesso diametro, il che significa che è più denso di Giove. Ciò ha indotto gli scienziati a chiedersi se si fosse formato in modo diverso da Giove.

Un altro indizio sulla composizione del pianeta potrebbe essere quello che c’è dentro. Attraverso modelli computerizzati, hanno determinato che il nuovo pianeta potrebbe contenere fino a 105 masse di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. “È molto”, dice Delba. “È più di quanto pensiamo sia all’interno di Giove.”

Gli astronomi hanno ancora molto da imparare sul gruppo di pianeti là fuori. Sono stati confermati circa 4.800 esopianeti, ma si ritiene che nella nostra galassia ci siano miliardi di pianeti. La nuova scoperta indica che tra i pianeti giganti, alcuni contengono elementi più pesanti di altri.

Nel nostro sistema solare, il pianeta gigante Giove ruota attorno al sole ogni 12 anni; a Saturno, “anno” ha 29 anni. Non abbiamo pianeti giganti come TOI-2180 b tra la Terra e il Sole. Ma al di fuori del sistema solare, gli astronomi hanno trovato dozzine di esopianeti più grandi di Giove e orbitano attorno alle loro stelle molto più vicine di quelle di Mercurio.

Con una temperatura media di circa 170 gradi F, TOI-2180 b è più caldo della temperatura ambiente sulla Terra e più caldo dei pianeti esterni del nostro sistema solare, inclusi Giove e Saturno. Ma rispetto al gruppo di esopianeti giganti in transito che gli astronomi hanno trovato in orbita attorno ad altre stelle, TOI-2180 b è anormalmente freddo.

“È un ottimo punto di partenza tra la maggior parte degli esopianeti giganti che abbiamo trovato, e poi Giove e Saturno davvero fantastici”, ha detto Dalba.

Cosa poi

Quando TESS ha individuato la stella a febbraio, Dalba e gli scienziati cittadini erano entusiasti di ottenere i dati e tornare di nuovo. Se trovano la firma del pianeta, che conferma un periodo di 261 giorni, darà più significato ai dati del loro mondo globale. campagna per trovarlo nel 2020.

Il telescopio spaziale James Webb della NASA, lanciato il 25 dicembre, probabilmente osserverà il pianeta e la sua atmosfera. Ma c’è un’altra ragione per cui Dalba è entusiasta delle capacità di Webb. Dato che Giove ha anelli e lune nel nostro sistema solare, Webb può essere utilizzato per cercare la presenza di piccoli oggetti in orbita attorno a TOI-2180 b.

Finora non sono stati trovati con certezza anelli o lune al di fuori del nostro sistema solare, ma uno dei motivi potrebbe essere che molti esopianeti si trovano vicino alla loro stella, la cui gravità potrebbe strappare via tali oggetti. TOI-2180 b, situato più lontano dalla sua stella ospite, potrebbe rappresentare un’interessante opportunità per tale ricerca. “Penso che questo sia un sistema interessante per quello in futuro”, ha detto Delba.

Quando non è a caccia di pianeti, Jacobs, uno scienziato cittadino, lavora con organizzazioni non profit che aiutano le persone con disabilità a trovare lavoro nelle loro comunità.

Jacobs ha affermato che i membri del Visual Inquiry Group “dedicano molte ore ogni giorno alla scansione dei dati per pura gioia e interesse per il progresso della scienza”. Collettivamente, il team è coautore di più di 68 articoli scientifici sottoposti a revisione paritaria, inclusa la scoperta di “esocomete” in transito o comete al di fuori del sistema solare che attraversano la faccia di una stella.

“Adoriamo contribuire alla scienza”, ha detto Jacobs. “E adoro questo tipo di indagine, sapendo che ci si trova in un’area nuova e sconosciuta che nessun essere umano ha mai visto”.

Riferimento: “The TESS-Keck Survey. VIII. Confirmation of a Transient Giant Planet Over 261 Eccentric Days Using the Robotic Planet Finder Telescope” di Paul A. Dalpa, Stephen R. Kean, Diana Dragomir, Stephen Villanueva Jr., Karen A. Collins, e Thomas Lee Jacobs, e Daryl M. LaCourse, Robert Gagliano, Marti H. Christiansen, Mark Omohondro, Hans M. Schwingler, Evan A. Terentif, Andrew Vanderberg, Benjamin Fulton, Howard Isaacson, Judah van Zandt, Andrew W. Howard, Daniel B. Thorngren, Steve B. , Natalie M. Batalha, Ashley Chontos, Ian JM Crossfield, Courtney de Dressing, Daniel Hopper, Eric A. Pettijora, Paul Robertson, Arpita Roy, Lauren M. Weiss, Ida Behmar, Corey Bird, Casey L. Brinkman, Stephen Giacaloni Hale , Jack Lubin, Andrew W. Mayo, Theo Moknik, Joseph M. Akana Murphy, Alex S. Polanski, Malina Rice, Lee J. Rosenthal, Ryan A. Robbinsal, Nicholas Scarsdale, Emma Fei Turtlebaum, Dakota Tyler, Paul Penny, Pat Boyce, Thomas M. Esposito, E. Girardin, Didier Lalum, Pablo Lewin, Christopher R. Mann, Franck Marchis, Richard P. Schwarz, Gregor Srdoc, Jana Steuer, Thirupathi Sivarani, Athira Unni, Nora L. Eisner, Tara Fetherolf , Zhexing Li, Xinyu Yao, Joshua Pepper, George R. Ricker, Roland Vanderspek, David WS Seager, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins, Christopher J. Burke, Jason D. Eastman, Michael B. Lund, David R. Rodriguez, Pamela Rowden ed Eric B. Giornale astronomico.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac415b

Maggiori informazioni sulle scienze dei cittadini

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A proposito di Tess

TESS è una missione di astrofisica della NASA guidata e gestita da con a Cambridge, Massachusetts, e gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA. Altri partner includono Northrop Grumman di Falls Church, Virginia; Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California; Centro di astrofisica | Harvard e Smithsonian a Cambridge, Massachusetts; Lincoln Laboratory presso il Massachusetts Institute of Technology. e Space Telescope Science Institute di Baltimora. Alla missione partecipano più di una dozzina di università, istituti di ricerca e osservatori di tutto il mondo.

Il programma di borse di studio post-dottorato della National Science Foundation per l’astronomia e l’astrofisica ha contribuito a questo studio.