يحدد فريق كبلر منتحلوا الكوكب وهم نجوم ثنائية مقنعة

أدت الملاحظات التي أجراها القمر الصناعي Kepler إلى تطوير معرفتنا بالنجوم والكواكب التي تدور حولها ، مما أسفر عن أكثر من 100 كوكب مؤكد وحوالي 3000مرشحين. ومع ذلك ، قد لا تكون الكواكب التي تدور في مدارها مصدرًا لجزء بسيط من تلك الاكتشافات.

قال ستيفن برايسون لـ Universe Today: 'هناك أشياء كثيرة في السماء يمكنها إنتاج إشارات عابرة وليست كواكب ، وبالتالي يجب أن نتأكد من تحديد ما هو الكوكب الذي اكتشفه كبلر حقًا'. يعد برايسون وجون جينكينز (أيضًا في معهد SETI) في مركز أبحاث ناسا أميس المؤلفين الرئيسيين في ورقة جديدة يهدف إلى التعرف على الكواكب الزائفة التي اكتشفها كبلر.

قد يكون الخسوف الصغير الموجود في قياسات سطوع Kepler لنجم (منحنى ضوئي) مؤشرا على كوكب يدور يحجب الضوء من نجمه المضيف (انظر الصورة أدناه). ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة ، يمكن للنجوم الثنائية محاكاة هذا التوقيع.

ضع في اعتبارك هدف كبلر الذي هو في الواقع تراكب صدفة لنجم لامع ونظام ثنائي خافت خافت ، حيث تقع الأجسام على مسافات مختلفة على طول خط البصر. يوضح الشكل أدناه أن الضوء المشترك يمكن أن ينتج منحنى ضوئيًا مشابهًا لكوكب عابر. يخفف نجم المقدمة اللامع من الخسوف الكبير الذي ينتج عن النظام الثنائي.

على اليسار ، المنحنى الضوئي لنجم يظهر كوكبًا عابرًا ، حيث يحجب الكوكب جزءًا من ضوء النجم المضيف (مصدر الصورة: معهد علم الفلك ، جامعة هاواي في مانوا). على اليمين ، يمكن للضوء المشترك من نجم لامع في المقدمة ونظام ثنائي خافت خافت محاكاة كوكب عابر (رصيد الصورة: الرسم البياني والتجميع ، D. Majaess - رسومات نجمية مقصوصة من كولير كاميرون 2012 ، طبيعة سجية).

'معظم الوقت تتفوق هذه الثنائياتلا تتماشى تمامًامع نجمنا المستهدف '، أضاف برايسون ،' ويمكننا فحص وحدات البكسل بعناية لاكتشاف أن موقع إشارة العبور ليس النجم المستهدف. ' طور الفريق خوارزميات لتحديد الكواكب الزائفة عندما يتم حل النجوم بشكل فردي. يعد وضع علامات على عمليات الكشف عن الكواكب الزائفة أمرًا مهمًا نظرًا لوجود العديد من المرشحين ، ومع ذلك فإن وقت المراقبة المحدود لجهود المتابعة.

قام الفريق بتنقيح تلك الخوارزميات كمعرفة بالقمر الصناعيفى الموقعيزيد السلوك. 'تم تطوير هذه الخوارزميات واستخدامها على مدى السنوات الأربع الماضية. قال برايسون إن بعض تفاصيل التقنيات الواردة في الورقة جديدة وستظهر في الإصدارات المستقبلية من خط أنابيب Kepler [معالجة البرمجيات].

ومع ذلك ، إذا كانت عدة نجوم تقع ضمن نفس البكسل ، فلن يتم حلها بشكل فردي بواسطة Kepler ، ويلزم اتباع نهج منفصل لاستنتاج وجودها. ضع في اعتبارك المثال الموضح في الصورة أدناه ، حيث لم يتم حل العديد من النجوم بواسطة Kepler ومع ذلك تظهر في صور عالية الدقة. تتفاقم المسألة جزئيًا لأن الدقة المكانية لكبلر ليست مثالية ، وبالتالي قد يتم الخلط بين النجوم المتعددة ككائن واحد. على النقيض من ذلك ، يمكن لبعض التلسكوبات الأرضية أن تحقق حوالي 20 مرة من الدقة المكانية لكبلر عندما البصريات التكيفية تنفذ.

يمكن للصور عالية الدقة (اللوحة اليمنى) أن تكشف عن النجوم التي لم يتم حلها في الصور ذات الدقة المنخفضة (اللوحة اليسرى ، على سبيل المثال ، Kepler). تعمل النجوم التي لم يتم حلها على إضعاف الكسوف الناجم عن الكواكب العابرة ، وفي بعض الحالات يمكن أن تحيز بشدة المعلمات المشتقة (مصدر الصورة: اللوحة اليمنى من آدامز وآخرون 2012 ، arXiv / AJ - اللوحة اليسرى ، الصورة غير واضحة لتوفير لمحة أقل دقة للهدف ، تجميع بواسطة D. Majaess).

آدامز وآخرون 2012 تم الحصول على صور عالية الدقة لـ 90 هدفًا من أهداف كيبلر ، تم تمييز أحدها أعلاه. لاحظ هذا الفريق أن 'الرفقاء المقربين ... هم مصدر قلق خاص ... من [90 هدفًا من أهداف كيبلر التي شملها الاستطلاع] 20٪ لديهم رفيق واحد على الأقل ضمن [نصف بكسل كبلر].' تم الحصول على الصور عالية الدقة عبر مرصد MMT (كما هو موضح أدناه) وتلسكوب Palomar Hale-200 بوصة.

من الواضح أن مشكلة الدقة تصبح أكثر حدة عند مراقبة الحقول النجمية الغنية (ذات الكثافة العالية) ، مثل بالقرب من مستوى مجرتنا.

قال بريسون لـ Universe Today: 'تمثل ثنائيات كسوف الخلفية ما يصل إلى 35٪ من جميع إشارات العبور الشبيهة بالكواكب عندما ننظر بالقرب من مجرة ​​درب التبانة ، نظرًا لوجود العديد من النجوم في الخلفية'. 'عندما ننظر بعيدًا عن مجرة ​​درب التبانة ، ينخفض ​​جزء من الخلفية التي تحجب الثنائيات إلى حوالي 10٪ من جميع إشارات العبور الشبيهة بالكواكب نظرًا لوجود عدد أقل بكثير من نجوم الخلفية من جميع الأنواع.'

ومع ذلك ، فيما يتعلق بالقرار الخشن لكبلر ، أكد بريسون أنه '[من المتوقع] مع مثل هذا التلسكوب الميداني الكبير.' يعد مجال كبلر الكبير مفيدًا بالتأكيد ، حيث يسمح للقمر الصناعي بمراقبة أكثر من 100000 نجمة على أكثر من 100 درجة مربعة من المجال.

ال البصريات التكيفية (AO) في نظام مرصد MMT يزود علماء الفلك بصور عالية الدقة للبحث في المناطق المجاورة لكواكب كبلر المرشحة عن النجوم الملوثة (مصدر الصورة: Thomas Stalcup ، الجواسيس ).

تعد قياسات السرعة الشعاعية وسيلة مثالية لتقييم الكواكب المرشحة (وللمساعدة في الحصول على الكتلة). البيانات وثيقة الصلة منذ ذلك الحين تحدث تحولات السرعة في الطيف من النجم المضيف بسبب جاذبية الكوكب. لكن، آدامز وآخرون 2012 لاحظ أن 'العديد من هذه الأجسام ليس لديها… قياسات السرعة الشعاعية بسبب مقدار وقت المراقبة المطلوب ، خاصة بالنسبة للكواكب الصغيرة حول النجوم الباهتة نسبيًا. هناك حاجة إلى طريقة أخرى لتأكيد هذه الأنواع من الكواكب ... وبالتالي فإن الصور عالية الدقة عنصر حاسم في أي برنامج متابعة عبور. '

إن التعرف على النجوم غير المحسومة أمر بالغ الأهمية لسبب آخر. لاحظ أن المعلمات الأساسية المحددة لكوكب عابر تعتمد جزئيًا على جزء ضوء النجم المضيف المحجوب (عمق الكسوف). ومع ذلك ، في حالة وجود العديد من النجوم التي لم يتم حلها ، فإنها ستساهم في السطوع الكلي ، وبالتالي فإن كسوف الكوكب المرصود سيتم تخفيفه والتقليل من شأنه (انظر الشكل 2 أعلاه). في الواقع، آدامز وآخرون 2012 لاحظ أن ، 'تصحيحات المعلمات الكوكبية بناءً على النجوم القريبة [الملوثة] يمكن أن تتراوح من بضع إلى عشرات النسب المئوية ، مما يجعل الصور عالية الدقة أداة مهمة لفهم الأحجام الحقيقية للعوالم المكتشفة الأخرى.'

حالة K00098 هي مثال رئيسي يؤكد أهمية تحديد النجوم الملوثة التي لم يتم حلها. يتميز K00098 بنجمين ساطعين إلى حد ما لم يتم حلهما وغير معروفين قبل الحصول على صور عالية الدقة. وبالتالي ، فإن المعلمات المحددة مسبقًا لكوكب ذلك النجم العابر كانت غير صحيحة. بشأن K00098 ، آدامز وآخرون 2012 لاحظ أنه ، 'بالنسبة إلى K00098 ، كان التخفيف [لعمق الكسوف] ... كبيرًا: زاد نصف قطر [الكوكب] بنسبة 10٪ ، والكتلة بنسبة 60٪ ... وتغيرت الكثافة بنسبة 25٪ [من ذلك المنشور]. بدون صور عالية الدقة ، كانت لدينا صورة غير دقيقة للغاية لهذا الكوكب '.

صور منخفضة وعالية الدقة للنجوم في المجرة M33 . الكائن اللامع الذي تم اكتشافه في الصورة منخفضة الدقة هو في الواقع عدة نجوم ، كما هو موضح بالصورة عالية الدقة (على اليمين). يحدث تأثير مماثل عند مقارنة Kepler (دقة أقل) و إلى الصور (دقة أعلى). يمكن لهدف كبلر الفردي أن يشكل في الواقع عدة نجوم تُرى على طول خط البصر (رصيد الصورة: Mochejska et al. 2001 ، arXiv).

وبالمناسبة ، فإن الضوء المنبعث من النجوم غير المحسوبة في عداد المفقودين لا يمثل مجرد مشكلة لدراسات الكواكب الخارجية. هذه المسألة وثيقة الصلة إلى حد ما عند البحث في مقياس المسافة الكونية وثابت هابل (معدل تمدد الكون). ضع في اعتبارك الصور أعلاه التي تحتوي على نفس الحقل M33 . الصورة المعروضة على اليسار مأخوذة من منشأة أرضية ، في حين أن الصورة عالية الدقة المعروضة على اليمين مأخوذة من تلسكوب هابل الفضائي (HST). النجم الأكثر سطوعًا في وسط الصورة هو a نجم متغير Cepheid ، وهو نجم نابض يستخدم لتحديد المسافات إلى المجرات. في المقابل ، تُستخدم هذه المسافات لاحقًا لتحديد ثابت هابل. تكشف صورة HST عن النجوم التي لم يتم حلها في الصورة الأرضية ، وبالتالي فإن المسافة المستنبطة من تلك الملاحظة تكون معرضة للخطر نظرًا لأن Cepheid يبدو (بشكل زائف) أكثر إشراقًا مما ينبغي أن يكون.

'المزج [على سبيل المثال ، الضوء الإضافي الناجم عن النجوم غير المحسومة] يؤدي إلى مسافات منخفضة بشكل منهجي للمجرات التي يتم ملاحظتها باستخدام HST ، وبالتالي إلى تقديرات عالية منهجية لثابت هابل ،' لاحظ Mochejska et al. 2004 . ومع ذلك ، هناك نقاش مستمر حول أهمية مثل هذا التأثير ( Ferrarese et al. 2000 و Mochejska et al. 2001 ).

باختصار ، تعمل مجموعات عديدة على تطوير طرق لتحديد الكواكب الزائفة في قاعدة بيانات كبلر. بالنظر إلى العينة الكبيرة والاستثمار الضخم للوقت المطلوب لتأكيد مرشح كوكب: هذه الجهود مهمة (على سبيل المثال ، بريسون وآخرون 2013 ). ساعدت البيانات المستمدة من مهمة كبلر في تعزيز فهمنا للنجوم والكواكب التي تدور حولها ، وما زال هناك المزيد في المستقبل.إذا كنت ترغب في مساعدة فريق كبلر في تحديد الكواكب حول النجوم الأخرى: انضم إلى صيادو الكواكب مشروع علوم المواطن.

ال بريسون وآخرون 2013 النتائج إلى باسب لمراجعة الأقران ، والطباعة الأولية متاحة على arXiv . المؤلفون المشاركون في الدراسة هم J. Jenkins و R. Gilliland و J. Twicken و B. Clarke و J. Rowe و D. Caldwell و N. Batalha و F. Mullally و M. Haas و P. Tenenbaum. سيجد القارئ المهتم الذي يرغب في الحصول على معلومات إضافية ما يلي مناسبًا: آدامز وآخرون 2012 و كولير كاميرون 2012 (على سبيل المثال ، بالنسبة للسيناريوهات الأخرى التي يمكن أن تحاكي المنحنى الخفيف لكوكب عابر) ، ' عوالم جديدة غريبة: البحث عن الكواكب الغريبة والحياة خارج نظامنا الشمسي بقلم راي جاياواردهانا ، ' المتجولون البعيدون: البحث عن كواكب خارج النظام الشمسي بقلم بروس دورميني. لمناقشة كيفية تأثير الضوء من مصادر لم يتم حلها على مقياس المسافة الكونية انظر Mochejska et al. 2004 (ولوجهة النظر المعاكسة والدحض اللاحق: Ferrarese et al. 2000 و Mochejska et al. 2001 ).