Para Astronom Mengembangkan Model Distribusi Sistem Planet Bagian Dalam

Para Astronom Mengembangkan Model Distribusi Sistem Planet Bagian Dalam


Newswise – UNIVERSITY PARK, Pa. – Data dari teleskop luar angkasa Kepler, yang diluncurkan lebih dari satu dekade lalu, masih membantu para astronom yang mempelajari planet di luar tata surya kita – exoplanet – dan mengungkap misteri sistem planet. Awalnya, para astronom terkejut bahwa Kepler menemukan begitu banyak exoplanet, termasuk ratusan sistem planet dengan beberapa planet yang mengorbit di dekat bintang induknya. Saat para astronom mengembangkan model untuk menjelaskan kelimpahan exoplanet bagian dalam, mereka menemukan misteri baru: “Mengapa Kepler hanya mendeteksi satu planet di sekitar begitu banyak bintang, bukan sistem planet dengan banyak planet?”

Dalam studi terbaru yang diterbitkan dalam The Astronomical Journal, tim astronom membuat model populasi sistem planet yang dapat menjelaskan kedua kejutan ini. Studi baru ini menggabungkan fisika orbit planet dan model statistik untuk membuat prediksi yang dapat membantu memandu astronom saat mereka mencari exoplanet tambahan.

“Misi Kepler menyediakan kumpulan data yang kaya dan kompleks sehingga seseorang harus menggabungkan pemahaman rinci tentang astrofisika dan metode statistik modern untuk menafsirkan data dengan benar. Bertahun-tahun setelah misi resmi berakhir, kami baru mulai memahami semua yang terungkap tentang betapa umum berbagai jenis sistem planet. ” kata Eric Ford, profesor astronomi dan astrofisika di Eberly College of Science, direktur Center for Exoplanets and Habitable Worlds Penn State dan bekerja bersama di Institute for Computational Data Science (ICDS).

Menurut Matthias He, seorang mahasiswa doktoral di bidang astronomi dan astrofisika, selama misi utama Kepler, teleskop dengan hati-hati mengumpulkan sejumlah besar data, mengukur jumlah cahaya dari lebih 160.000 bintang dua kali dalam satu jam selama lebih dari tiga tahun dan mengenali fluktuasi yang disebabkan oleh planet yang lewat transit di depan bintang induknya.

“Salah satu cara kita dapat menemukan planet adalah dengan mencari penurunan periodik dalam kurva cahaya bintang-bintang ini, yang menunjukkan bahwa sebuah planet mengorbit di sekitarnya dan menghalangi sebagian cahaya bintang yang melintas setiap saat,” kata He . “Jika ada lebih dari satu planet dalam sistem dan jika mereka semua transit di depan bintang, Anda akan melihat beberapa penurunan yang berbeda pada frekuensi yang berbeda, sehingga Anda dapat mengetahui dari data bahwa mereka adalah sistem multi-planet.”

Para astronom sebelumnya telah menganalisis data dari survei teliti Kepler tentang pertunjukan cahaya kosmik ini dan menemukan bukti bahwa sebagian besar bintang menampung beberapa planet berukuran sub-Neptunus yang mengorbit sangat dekat dengan bintang mereka. Namun, ketika para astronom menghitung seberapa sering Kepler hanya mendeteksi satu planet, mereka secara signifikan meremehkan jumlah bintang yang dideteksi Kepler pada satu planet. Ini kemudian dikenal sebagai dikotomi Kepler, menurut He. Untuk menjelaskan fenomena ini, beberapa astronom telah menyarankan bahwa banyak bintang mungkin hanya memiliki satu planet yang mengorbit di dekat bintang mereka. Studi lain mengusulkan dua jenis sistem planet yang berbeda dengan sejarah formasi yang berbeda.

Namun, model baru para peneliti menunjukkan bahwa korelasi yang lebih kompleks dalam konfigurasi orbit sistem multiplanet dapat menjelaskan data Kepler dengan lebih baik. Model statistik ini terinspirasi oleh fisika tentang bagaimana sistem planet berevolusi dan kombinasi orbit apa yang cenderung tetap stabil selama miliaran tahun.

“Apa yang ditemukan oleh studi awal dari data Kepler adalah bahwa mungkin ada populasi sistem planet tunggal yang membentuk sebagian besar sistem – atau mereka masih bisa memiliki banyak planet tetapi dengan orbit yang sangat miring, jadi hanya satu planet yang terlihat transit. , ”Kata Dia. “Apa yang ditunjukkan oleh penelitian kami adalah bahwa dimungkinkan untuk memiliki satu distribusi sistem planet yang dapat menjelaskan jumlah sistem tunggal dan multi-sistem, jika tingkat kemiringan timbal balik berkorelasi dengan jumlah planet dalam sistem yang sama . Lebih khusus lagi, kami menemukan bahwa sistem dengan lebih banyak planet cenderung lebih mendekati co-planar, atau terletak di bidang yang sama, daripada sistem dengan lebih sedikit planet. “

Sebagai contoh, Dia menambahkan bahwa tata surya kita – sistem multi-planet – memiliki banyak planet yang mengikuti orbit hampir di bidang yang sama, terletak dalam beberapa derajat satu sama lain.

Earth baru?

“Jika kita mengasumsikan model tentang kemungkinan distribusi planet yang sebenarnya, maka kita dapat mensimulasikan apa yang akan dideteksi Kepler, dan kemudian kita dapat membandingkan apa yang kita dapatkan dengan simulasi kita dengan data aktual,” kata He, yang fokus utamanya adalah mengembangkan model statistik untuk menggambarkan distribusi planet.

Dia menambahkan bahwa menggunakan model ini untuk mencari planet baru dalam sistem planet di luar sistem kita seperti menemukan cahaya samar dari jarum tambahan di bidang tumpukan jerami yang sangat besar, jika Anda tahu berapa banyak jarum di setiap tumpukan jerami dan apakah mereka serupa. . Model statistik distribusi planet dapat membantu rekan mereka menyusun strategi bagaimana melakukan pencarian planet di masa depan untuk menemukan lebih banyak exoplanet dan untuk menguji model distribusi planet tambahan dalam sistem planet.

Pekerjaan masa depan

Sementara Kepler memberikan para astronom data untuk mengukur frekuensi planet seukuran Bumi di sekitar bintang di dekatnya, sebagian besar sistem planet yang ditemukannya sangat jauh sehingga sulit untuk dipelajari secara detail. Penn State baru-baru ini membangun dua spektograf presisi yang akan digunakan untuk mencari planet berbatu di sekitar bintang di dekatnya menggunakan metode komplementer yang mendeteksi planet karena tarikan gravitasinya menyebabkan bintang sedikit goyah. Tim berencana untuk membuat prediksi tentang planet tambahan apa yang mungkin ditemukan oleh survei kecepatan radial saat mereka mengamati bintang dengan satu planet transit. Dengan membandingkan prediksi tersebut dengan data survei aktual, mereka dapat menguji modelnya dan menyempurnakan model pembentukan planet.

“Karena kami memahami distribusi sistem ini, termasuk yang tidak transit, kami dapat menggunakan model kami dan memprediksi dengan lebih baik jenis sistem planet yang ada di luar sana, termasuk yang dapat dideteksi oleh survei kecepatan radial. , ”Kata Dia.

Untuk membangun model, para peneliti menggunakan data yang dikumpulkan oleh misi Kepler NASA. Untuk melakukan ini, para peneliti mengandalkan kekuatan komputasi superkomputer Roar ICDS.

Daniel Carrera, mantan asisten profesor riset astronomi di Penn State’s Eberly College of Science, dan Darin Ragozzine, asisten profesor Fisika dan Astronomi di Universitas Brigham Young juga bekerja dengan Ford dan He.

NASA dan Dewan Riset Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknik Kanada (NSERC) juga mendukung pekerjaan ini.


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author