Случайният транзитер по-странен ли е от звездата на Таби?

Концепция на художника, показваща 5 от 7-те екзопланети на Земята, обикалящи около орбитата на звездата TRAPPIST-1. Тези планети бяха открити чрез транзити, тоест когато преминаха пред звездата си, както се вижда от Земята. По подобен начин, данните за космически кораби Kepler разкриха 28 транзита в двоичната звездна система HD 139139, известен още като Случайният транзитер. Но - докато планетите TRAPPIST-1 имат периодични, стабилни орбити - орбитите на обектите в системата HD 139139 са изключително, а ... случайни. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / Newsweek.

Спомняте ли си звездата на Таби, наблюдавана от космическия телескоп Kepler? Онази звезда със странните капки в яркостта, които все още не са напълно обяснени? Теориите варират от групи от комети до разпадащи се планети до дори извънземни мегаструктури и е установено, че прахът по някакъв начин е замесен. Но сега има ново откритие - първо описано публично от астронома-лов на планета Хю Осборн на 29 юни 2019 г. - което може да е още по-смущаващо от звездата на Таби. Нарича се Случайният транзитер. С две думи, тази звезда, също видяна от Кеплер, е намерена за период от 87 дни, за да премине до 28 транзита, тоест 28 обекта, минаващи пред звездата, изглеждащи като планети. Проблемът е, че няма данни за редовни, периодични орбити за тези 28 обекта, както би се очаквало за планетите. Оттук идва и случайният транзитер. И така, какво става?

Необичайните открития бяха забелязани за първи път от гражданските астрономи, които разглеждаха данните на Kepler през пролетта на 2018 г., а първата рецензирана книга е публикувана едва на 28 юни 2019 г. в arXiv.

Астроном Хю Осборн. Той беше първият, който публично описва Случайния транзитер в своя блог Lost in Transits. Можете също да го намерите чрез @exohugh в Twitter.

Крива на светлината на Kepler от HD 139139, показваща странните транзити. Горния панел: суровият 87-дневен светлинен поток. Среден панел: светлинен поток след филтриране на бавните модулации поради звездни петна и тенденции, които са резултат от обработката на данни. Има 28 транзитни подобни събития. Долен панел: по-къс 15-дневен сегмент на светлинния поток, съдържащ четири от транзитните подобни събития. Изображение чрез Rappaport et al / arXiv.

Тази публикация беше последвана от дните след горещи дебати в Twitter и Reddit. От резюмето:

Ние идентифицирахме звезда, EPIC 249706694 (HD 139139), която беше наблюдавана по време на K2 Кампания 15 с разширената мисия Kepler, която изглежда показва 28 транзитни събития в течение на 87-дневното наблюдение. Необичайният аспект на тези потапяния, всички с изключение на два от които имат дълбочина 200 80 ppm, е, че те не проявяват периодичност и времената им на пристигане могат също така да бъдат произведени от генератор на произволни числа. Показваме, че не повече от четири събития могат да бъдат част от периодична последователност. Направихме редица тестове за качество на данните, за да установим, че тези спадове са от астрофизичен произход и макар да не можем да бъдем абсолютно сигурни, че това е така, те имат всички белези на астрофизичната променливост на една от двете възможни звезди на хоста (вероятно чифт) във фотометричната бленда. Ние изследваме редица идеи за произхода на тези спадове, включително реалните транзити на планетата поради множество планети, излъчващи прах, аномално големи TTVs, S- и P-тип транзити в двоични системи [виж диаграмата по-долу], колекция от прах- излъчващи астероиди, dipper-star активност и краткотрайни звездни съдове. Всички сценарии за транзит, които успяхме да си създадем, изглежда не са успешни, докато хипотезата за вътрешна звездна променливост би била нова и непроверена.

Схематична схема на двоична звездна система (сиви кръгове), съдържаща 2 планети: една на орбита тип P (планетарен, циркулаторен) и една на орбита от тип S (спътник). Не за мащабиране. Астрономите обмисляха тези възможни орбити, когато се опитваха да обяснят Случайния транзитер. Изображение чрез Филип Д. Хол / Wikimedia Commons.

Според Андрю Вандербург, астроном от Тексаския университет в Остин:

Никога не сме виждали нещо подобно в Kepler [данни за космически кораби], а Kepler е гледал 500 000 звезди.

Звездата, HD 139139, е двоична звезда на около 350 светлинни години от Земята, като едната звезда, подобна на слънцето, е на около 1, 5 милиарда години, а другата е малко по-малка.

Космическият кораб-ловец на планета Kepler наблюдава тази звезда в продължение на 87 дни по време на второстепенната част на K2 от своята мисия. Когато се анализират данните, при яркостта на звездата са наблюдавани 28 потапяния, колкото бихте виждали, когато планетите преминават от звезда. Астрономите са използвали много успешно тези потапяния при звездна светлина - виждани от Кеплер и сега от космическия кораб TESS, наследник на Кеплер - за да намерят нови кандидати за планета.

Но тези 28 спадове за HD 139139 изглеждаха странни. Не само броят им - това биха били много планети или по-малко планети в изключително къси орбити около звездите - но и че те не показват признаци на периодичност, както би се очаквало с планетите. Всяко потапяне продължи между около 45 минути до 7, 5 часа, много кратки времена за орбитални планети, освен ако всички те не са близо до звездата. Но ако всяка планета обикаляше около толкова бързо, колкото се направи, тогава Кеплер би трябвало да е виждал многократни, редовни транзити от тях през 80-те дни, но това не стана. Това показва, че орбитите са по-случайни по някакъв начин, не са приятни и спретнати с всяка орбита на планетата за определен час или дни, както обикновено се вижда.

Също така всички транзити освен един бяха дълбоки около 200 ppm. Това превежда на 27 обекта всички приблизително еднакви размери, около 50 процента по-големи от Земята. Другият обект ще бъде приблизително два пъти по-голям от този. От онова, което астрономите са виждали досега по отношение на екзопланети, би било много необичайно да има 27 планети с еднакъв размер в една единствена планетна система. Плюс това тези планети не изглеждат в орбита както нормалните планети. И така, ако не са планети, какви са те?

През последните години звездата на Таби (концепцията на художника тук) се смята за най-странната известна звезда в нашата галактика. Но сега Random Transiter може да вземе това заглавие. Изображение чрез NASA / JPL / Caltech / Vanderbilt University.

От тези наблюдения вече мина повече от година, а астрономите все още нямат лесно обяснение. В момента има множество теории, които се разглеждат, но досега всички имат проблеми. Както е очертано от астронома Хю Осборн, те включват:

- Множество планети . Първата очевидна възможност, но би била много необичайна, както вече беше отбелязано. Това все още би било така, дори ако 14 планети причиняват две потапяния всяка, независимо коя звезда обикаля около тях в бинарната система. Системата TRAPPIST-1 има седем известни планети с размер на Земята, но всички те обикалят около звездата по нормален начин, със стабилни, периодични орбити.

- Разпадаща се планета . Възможна, но дори разпадаща се планета трябва да показва периодичност, причинявайки транзит в една и съща точка на всяка орбита. Освен това спадовете на HD139139 се случват на разстояние минимум пет часа. Подобна орбита вероятно е нестабилна и също така несъвместима с спадове, които продължават повече от пет часа.

- Астероиди, излъчващи прах . Това е подобно на разпадащата се идея за планетата, но с множество по-малки тела. Проблемът обаче е, че транзитите са почти на една и съща дълбочина. Струпването на астероиди трябва да произвежда облаци прах, които са много по-променливи по размер. Всички те също трябва да бъдат на правилната орбита, за да произвеждат прахови облаци с размер на планетата.

- Планети в двоична система . Ако звездите се движеха, тогава не всяка орбита би произвела транзит. Това може да работи, но в този случай ще трябва да бъде система с тройни звезди, с включена друга невиждана звезда. Орбиталните периоди за планетите и основната бинарна би трябвало да са изключително кратки и екипът не може да намери стабилна система, която да съвпада с данните. Плюс това, измерванията на радиалната скорост изключиха това да е тройна система.

Възможно ли е транзитите да са причинени от нещо изкуствено, като множество обекти, подобни на сферата на Дайсън? Може би, но е твърде рано да се каже по един или друг начин и естествените обяснения трябва да бъдат елиминирани първо. Това изображение - наречено Shield World Construction - е на Адам Бърн. Повече за това тук. Изображение чрез FantasyWallpapers.

- Млада звезда за потапяне Младите звезди могат да имат произволни буци прах около тях, част от праховия диск, който все още заобикаля звездата. Но това също не работи. Тази звездна система е стара и все още трябва да има периодичност, тъй като прахът обикаля около звездата. Потапянията на HD 139139 са далеч по-подредени и „подобни на планета“, отколкото биха се очаквали от струпвания на прах.

- Краткотрайни звездни петна . Възможно ли е всъщност преминаващите обекти да са петна върху самата звезда? Възможно е, но този аспект на поведение на звездата все още не е толкова добре разбран. В този случай петната трябва да се образуват, да блокират звездна светлина най-много няколко часа и след това да се разсейват.

- SETI . Това е идеята, която естествено получава най-много внимание, по очевидни причини. Възможно ли е това да бъдат изкуствени обекти с размер на планетата, подобни на сферите на Дайсън или други мегаструктури? Все още не е достатъчно известно за тази звездна система, за да я изключим или не. Възможността, дори да е малко вероятно (в зависимост от това с кого говорите), разбира се е вълнуваща, но трябва да се намерят много повече доказателства, преди да кажете, че е водещ претендент. Намирането на 14-28 големи обекта, всички със същия размер с изключение на един, определено е странно, но всички възможни естествени обяснения трябва да бъдат елиминирани първо. Бръсначът на Occam казва, че е по-вероятно да се намери естествено обяснение, но в този момент възможностите остават широко отворени.

Други предложения в онлайн форумите са включили планети с огромни пръстенови системи, подобно на J1047b, или „прахови лавини“, където прашен пръстен близо до звездата се захранва от прахови спирали от другаде. Друга идея беше, че има планети, обикалящи около няколко звезди, но случайно другите звезди бяха скрити от поглед от HD 139139. Попитах Осборн за тази възможност в Twitter и той отговори:

Възможно, сигурно. Но радиусът на тази звезда, когато се гледа от Земята, е 0, 000000014 градуса, така че вероятността да има напълно несвързана звезда (с планети) да пресече точно този звезден диск е * изключително * малка. Но това е странна система, така че бръсначът на Occam вече се бори!

- Хю Осборн (@exohugh) 1 юли 2019 г.

Астрономът Бен Монте е теоретизирал, че поне някои от транзитите може да са причинени от циркулационна планета - орбитираща и двете звезди - но като всичко останало, това е просто хипотеза в този момент.

И така, досега има много въпроси, но малко отговори, доколко започна сагата „Таби звездата“. Самата Табета Бояджиян, астрономът, на която звездата бе наречена след това, претеглена в случая със Случайния транзитер и дали в този момент трябва да се вземат предвид извънземните:

Мисля, че трябва да обмислим всички варианти, преди да отидем там. Това е една от онези системи, за които вероятно няма да се разбере без повече данни.

Долен ред: Случайният транзитер определено е много странна звезда с транзити, които приличат на такива, направени от планети, но обектите не изглеждат да се държат като нормални орбитирани планети.

Източник: Случайният транзитер EPIC 249706694 / HD 139139

По блога на Hugh Osborn's Lost in Transits и Scientific American