Je náhodný Transiter podivnější než Tabbyho hvězda?

Umělcova koncepce ukazující 5 ze 7 exoplanet Země, obíhajících kolem hvězdy TRAPPIST-1. Tyto planety byly objeveny prostřednictvím tranzitů, to znamená, když procházely před jejich hvězdou, jak je vidět ze Země. Podobně data z kosmické lodi Kepler odhalila 28 přechodů v binárním hvězdném systému HD 139139, známém jako Random Transiter. Ale zatímco planety TRAPPIST-1 mají periodické, stabilní oběžné dráhy - oběžné dráhy objektů v systému HD 139139 jsou mimořádně dobře… náhodné. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech / Newsweek.

Pamatujete si Tabbyho hvězdu pozorovanou Keplerovým vesmírným dalekohledem? Ta hvězda s podivnými poklesy v jasu, které ještě nebyly úplně vysvětleny? Teorie se pohybovaly od skupin komet po rozpadající se planety až po mimozemské megastruktury a bylo zjištěno, že prach je nějak zahrnut. Nyní však existuje nový objev - poprvé veřejně popsaný astronomem Hughem Osbornem lovícím planety 29. června 2019 -, který by mohl být ještě více bezradný než Tabby's Star. Říká se tomu náhodný převodník. Stručně řečeno, tato hvězda, také viděná Keplerem, byla nalezena po dobu 87 dnů, aby podstoupila až 28 tranzitů, což je 28 objektů procházejících před hvězdou a vypadala stejně jako planety. Problém je v tom, že neexistuje žádný důkaz pravidelných, periodických drah pro těchto 28 objektů, jak by se očekávalo u planet. Odtud pochází moniker Random Transiter. Tak co se děje?

Neobvyklá zjištění byla poprvé zaznamenána občanskými astronomy, kteří se dívali na Keplerova data na jaře 2018, a první recenzovaný příspěvek byl právě zveřejněn 28. června 2019 na arXiv.

Astronom Hugh Osborn. Byl prvním, kdo veřejně popsal Random Transiter na svém blogu Lost in Transits. Najdete ho také na @exohugh na Twitteru.

Keplerova světelná křivka HD 139139, zobrazující podivné přechody. Horní panel: syrová 87denní světelná křivka. Střední panel: světelná křivka po odfiltrování pomalých modulací způsobených hvězdnými skvrnami a trendy, které vyplývají ze zpracování dat. Existuje 28 tranzitních událostí. Spodní panel: kratší 15denní úsek světelné dráhy obsahující čtyři tranzitní události. Obrázek přes Rappaport et al / arXiv.

Po této publikaci po dnech následovala horká debata na Twitteru a Redditu. Z abstraktu:

Identifikovali jsme hvězdu, EPIC 249706694 (HD 139139), která byla pozorována během kampaně K2 15 s misí Keplerova rozšířená mise, která během 87denního pozorování vykazuje 28 tranzitních událostí. Neobvyklý aspekt těchto poklesů, z nichž všechny kromě dvou mají hloubky 200 až 80 ppm, je ten, že nevykazují žádnou periodicitu, a jejich časy příchodu mohly být stejně dobře vytvořeny generátorem náhodných čísel. Ukazujeme, že ne více než čtyři události mohou být součástí periodické sekvence. Provedli jsme řadu testů kvality dat, abychom se ujistili, že tyto poklesy jsou astrofyzikálního původu, a přestože si nemůžeme být zcela jisti, že to tak je, mají všechny znaky astrofyzikální variability na jedné ze dvou možných hostitelských hvězd (pravděpodobně vázaná pár) ve fotometrickém otvoru. Zkoumáme řadu nápadů o původu těchto poklesů, včetně skutečných tranzitů planet způsobených vícenásobnými planetami nebo prachem emitujícími planetami, neobvykle velkých TTV, tranzitů typu S a P v binárních systémech [viz obrázek níže], sbírku prachových vyzařující asteroidy, aktivita hvězdných hvězd a krátkodobé hvězdné skvrny. Zdá se, že všechny tranzitní scénáře, které jsme byli schopni vykouzlit, selhávají, zatímco hypotéza vnitřní variability hvězd by byla nová a netestovaná.

Schéma binárního hvězdného systému (šedé kruhy) obsahujícího 2 planety: jednu na oběžné dráze typu P (planetární, cirkbinární) a druhou na oběžné dráze typu S (družicový). Není v měřítku. Astronomové zvažovali tyto možné oběžné dráhy, když se snažili vysvětlit náhodný vysílač. Obrázek přes Philip D. Hall / Wikimedia Commons.

Podle Andrewa Vanderburga, astronoma z University of Texas v Austinu:

V Kepleru (data kosmické lodi) jsme nikdy nic podobného neviděli a Kepler se podíval na 500 000 hvězd.

Hvězda, HD 139139, je binární hvězda vzdálená asi 350 světelných let od Země, s jednou hvězdou podobnou slunci, která je stará asi 1, 5 miliardy let, a druhá o něco menší.

Kosmická loď Keplerova lovce planet pozorovala tuto hvězdu 87 dní během sekundární části K2 své mise. Když byla data analyzována, bylo v jasu hvězdy vidět 28 poklesů, stejně jako byste viděli, když planety procházely z hvězdy. Astronomové tyto dipy velmi úspěšně použili ve hvězdném světle - viděno Keplerem a nyní kosmickou lodí TESS, nástupcem Keplera - k nalezení nových kandidátů na planetu.

Ale těchto 28 poklesů pro HD 139139 se zdálo divné. Nejen jejich počet - to by bylo hodně planet, nebo méně planet na extrémně krátkých drahách kolem hvězd - ale také to, že nevykazovaly žádné známky periodicity, jak by se očekávalo u planet. Každá ponoření trvala mezi 45 minutami a 7, 5 hodinami, velmi krátkými časy pro obíhání planet, pokud nebyly všechny blízko hvězdy. Pokud by však každá planeta obíhala tak rychle, jak by se dalo odvodit, Kepler by měl během 80 dnů vidět několik pravidelných tranzitů, ale ne. To ukazuje, že oběžné dráhy jsou nějak náhodnější, nejsou hezké a upravené s každou planetou obíhající v určitém množství hodin nebo dnů, jak je obvykle vidět.

Také všechny tranzity kromě jednoho byly hluboké asi 200 ppm. Tím se překládá na 27 objektů, které jsou zhruba stejné velikosti, asi o 50 procent větší než Země. Druhý objekt by měl přibližně dvojnásobek této velikosti. Z toho, co astronomové dosud viděli, pokud jde o exoplanety, by bylo velmi neobvyklé mít v jedné planetární soustavě 27 planet stejné velikosti. Navíc se zdá, že tyto planety obíhají jako normální planety. Takže, pokud to nejsou planety, co to je?

V posledních letech byla Tabby's Star (koncept umělce zde) považována za nejpodivnější známou hvězdu v naší galaxii. Ale teď může náhodný Transiter tento titul převzít. Obrázek přes NASA / JPL / Caltech / Vanderbilt University.

Od těchto pozorování je to více než rok a astronomové stále nemají jednoduché vysvětlení. V současné době se zvažuje celá řada teorií, ale všechny mají zatím problémy. Jak uvádí astronom Hugh Osborn, mezi ně patří:

- Více planet . První zřejmá možnost, ale byla by velmi neobvyklá, jak již bylo uvedeno. To by stále platilo, i kdyby to bylo 14 planet, z nichž každá způsobila dvě poklesy, bez ohledu na to, kterou hvězdou obíhají v binárním systému. Systém TRAPPIST-1 má sedm známých planet Země, ale všechny obíhají kolem hvězdy normálním způsobem se stabilními periodickými drahami.

- Rozpadající se planeta . Představitelné, ale i rozpadající se planety by měly vykazovat periodicitu, způsobující tranzit ve stejném bodě na každé oběžné dráze. K poklesům HD139139 dochází také s odstupem nejméně pěti hodin. Taková dráha je pravděpodobně nestabilní a také nekompatibilní s poklesy, které trvají déle než pět hodin.

- Asteroidy emitující prach . Toto je podobné nápadu rozpadající se planety, ale s více menšími těly. Problém je však v tom, že tranzity jsou téměř všechny stejné hloubky. Shluky asteroidů by měly vytvářet oblaky prachu, které jsou mnohem variabilnější co do velikosti. Všichni by také museli být na správné oběžné dráze, aby vytvořili prachové mraky planety.

- Planety v binárním systému . Pokud by se hvězdy pohybovaly, ne každá oběžná dráha by vytvořila tranzit. To by mohlo fungovat, ale v tomto případě by to musel být trojitý hvězdný systém, do kterého by byla zapojena další neviditelná hvězda. Oběžná období planet a hlavního binárního systému by musela být extrémně krátká a tým nemohl najít stabilní systém, který by odpovídal údajům. Navíc, měření radiální rychlosti vylučovalo, že se jedná o trojitý systém.

Mohly by být tranzity způsobeny něčím umělým, jako je více objektů typu Dyson koule? Možná, ale je příliš brzy na to říci tak či onak a přirozená vysvětlení by musela být nejprve odstraněna. Tento obrázek - nazvaný Shield World Construction - je Adam Burn. Více o tom zde. Obrázek přes FantasyWallpapers.

- Mladá naběračka . Mladé hvězdy mohou mít náhodné shluky prachu obíhající kolem nich, část prachového disku, který stále obklopuje hvězdu. Zdá se však, že to nefunguje. Tento hvězdný systém je starý a stále by měla existovat periodicita, protože prach shlukuje hvězdu. Poklesy HD 139139 jsou mnohem uspořádanější a „podobné planetě“, než by se očekávalo od shluků prachu.

- Krátkodobé hvězdné skvrny . Mohly by přechodné objekty ve skutečnosti skvrny samotné hvězdy? Možná, ale tento aspekt chování hvězd ještě není tak dobře pochopen. V tomto případě by se skvrny musely tvořit, blokovat hvězdné světlo na několik hodin a poté se rozptýlit.

- SETI . Tohle je myšlenka, která má samozřejmě zřejmý důvod k získání největší pozornosti. Mohly by to být umělé planetární objekty podobné Dysonovým koulím nebo jiným megastrukturám? O tomto hvězdném systému zatím není dost známo, aby to vyloučilo nebo ne. Možnost, i když je nepravděpodobná (v závislosti na tom, s kým mluvíte), je samozřejmě vzrušující, ale před tím, než se řekne, že je vedoucím uchazečem, je třeba najít mnohem více důkazů. Nalezení 14-28 velkých objektů, všechny stejné velikosti s výjimkou jednoho, je určitě divné, ale všechna myslitelná přirozená vysvětlení by musela být nejprve odstraněna. Holicí strojek společnosti Occam říká, že je pravděpodobnější, že bude nalezeno přirozené vysvětlení, ale v tomto bodě zůstávají možnosti otevřené.

Další návrhy na online fórech zahrnovaly planety s obrovskými prstencovými systémy, podobné J1047b, nebo „prachové laviny“, kde prachový prstenec v blízkosti hvězdy je přiváděn spirálovitým prachem odkudkoli. Další myšlenkou bylo, že existovaly planety obíhající více hvězd, ale ostatní hvězdy se náhodou HD 139139 náhodou skryly. Zeptal jsem se Osborna na tuto možnost na Twitteru a on odpověděl:

Možné, jistě. Ale poloměr této hvězdy, při pohledu ze Země, je 0, 000000014 stupňů, takže pravděpodobnost, že zcela nepříbuzná hvězda (s planetami) překročí přesně ten hvězdný disk, je * extrémně * malá. Ale je to podivný systém, takže břitva Occam už bojuje!

- Hugh Osborn (@exohugh) 1. července 2019

Astronom Ben Montet teoretizoval, že alespoň některé z tranzitů mohou být způsobeny oběžnou planetou - obíhající obě hvězdy - ale jako všechno ostatní je v tomto bodě pouze hypotéza.

Takže nyní existuje spousta otázek, ale málo odpovědí, jak začala Tabbyho hvězda sága. Sama Tabetha Boyajian, astronomka, po které byla hvězda přezdívána, zvážila případ náhodného snímače a zda by v tomto bodě měli být zváni mimozemšťané:

Myslím, že musíme zvážit všechny možnosti, než půjdeme tam. To je jeden z těch systémů, kde to pravděpodobně nebude přijít bez více dat.

Sečteno a podtrženo: Random Transiter je rozhodně velmi podivná hvězda s tranzity, které vypadají jako ty, které vytvořily planety, ale zdá se, že objekty se nechovají jako normální obíhající planety.

Zdroj: Random Transiter EPIC 249706694 / HD 139139

Prostřednictvím blogu Hugh Osborn's Lost in Transits a Scientific American