TESS НАСА обнаружил почти 100 четверных звездных систем

Спутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) обнаружил более 5000 кандидатов в экзопланеты и 197 подтвержденных экзопланет с момента начала его миссии в конце 2018 года.

TESS хорошо находит экзопланеты, но космический корабль — мощная научная платформа, и он сделал и другие открытия.

Ученые, работающие с TESS, недавно объявили о 97 кандидатах в четверные звезды, что почти удвоило количество известных четверных систем.

Миссия TESS — поиск экзопланет.

В частности, его миссия состоит в том, чтобы найти экзопланеты вокруг ближайших ярких звезд. Спутник Transiting Exoplanet Survey Satellite также может изучать массу, плотность, размер и орбиту этих планет.

Но поле зрения TESS широкое, намного шире, чем у его предшественника, космического телескопа Kepler.

Его массив широкоугольных камер обследовал 85% неба и собрал огромное количество данных. Ученые используют машинное обучение и группу нетерпеливых ученых-граждан для изучения этих данных.

Согласно новой статье, последние результаты данных TESS представляют собой каталог из 97 «…однородно проверенных кандидатов на четверные звездные системы», согласно новой статье. Статья называется «97 кандидатов в затменные четверные звезды, обнаруженные на полнокадровых изображениях TESS».

Статья доступна на сайте допечатной подготовки arxiv.org и будет опубликована в приложении к астрофизическому журналу. Ведущим автором статьи является Веселин Костов из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

«Кандидаты были идентифицированы в данных полнокадрового изображения TESS из секторов с 1 по 42 с помощью комбинации методов машинного обучения и визуального осмотра при большом вкладе специальной группы гражданских ученых», — пишут авторы.

Чтобы найти эти системы, потребовалось сотрудничество между некоторыми из обычных подозреваемых — Центром космических полетов Годдарда НАСА (GSFC), отделом астрофизических наук и Институтом Кавли Массачусетского технологического института.

Но специалистам этих исследовательских институтов нужна была помощь. Эта помощь пришла от семи опытных гражданских ученых, которые помогали в кропотливом анализе кривых блеска попиксельно.

«Чтобы исключить ложные срабатывания из-за близлежащих звезд поля или систематических эффектов, мы оцениваем кривую блеска цели попиксельно…» — пишут авторы в своей статье.

Исследователи сосредоточили свои усилия на выявлении тройных и четверных звездных систем, но результаты выходят за рамки этих множественных звездных систем.

Они также обнаружили «…первую шестизатменную шестикратную звездную систему и первую транзитную циркумбинарную планету, обнаруженную в одном секторе данных TESS», — объясняют авторы.

Четверные звездные системы содержат две пары затменных двойных (EB) звезд. Однако они являются EB только в том случае, если они затмевают друг друга с нашей точки зрения.

Все эти транзиты и затмения может быть трудно запутать, что объясняет руку помощи преданных гражданских ученых.

Исследователей интересовали только конкретные четверные звездные системы, и они намеренно исключали другие. «Мы отмечаем, что цели, перечисленные в этом каталоге, являются четырьмя кандидатами, каждая из которых происходит из одного источника TESS, то есть двухкомпонентные EB не разрешены в данных TESS», — пишут они.

Эти четырехъядерные системы включены в каталог, потому что они демонстрируют изменения, наблюдаемые в масштабах человеческого времени.

«Причина в том, что для целей этой работы нас интересуют близкие четверные системы, которые могут демонстрировать динамически интересные взаимодействия в масштабе человеческого времени (от месяцев до лет)», — объясняют они.

Это объяснение немного многословно, но оно сводится к следующему: ширина пикселя TESS может быть огромной. Если TESS находит пару EB, разделенных двумя пикселями TESS, и если EB находятся на расстоянии 500 парсеков от нас, это означает, что EB отделены друг от друга до 20 000 а.е.

На таком огромном расстоянии друг от друга могут потребоваться поколения человеческих наблюдений, чтобы заметить любое взаимодействие между звездами.

Системы должны быть ближе друг к другу, чтобы демонстрировать интересные взаимодействия, наблюдаемые через месяцы или годы, поэтому они должны находиться в одном и том же пикселе TESS. Именно это потребовало кропотливого попиксельного анализа.

Системы в каталоге выдержали строгий процесс проверки. Команда также столкнулась с множеством ложных срабатываний. Полевая звезда рядом с целью часто казалась еще одним EB, пока более глубокий анализ не исключил это.

В других случаях они обнаруживали две пары EB, но они не были связаны между собой и находились слишком далеко друг от друга, чтобы составить четверную звездную систему. Были также тройные звездные системы, картина затмения которых имитировала четверную звездную систему. Всего было пять ложноположительных сценариев.

В своем резюме авторы пишут, что «Целевые звезды были идентифицированы посредством визуального осмотра и демонстрируют две серии затмений с двумя разными периодами, каждая с первичными и, в большинстве случаев, вторичными затмениями. Все мишени прошли единообразную проверку и серию тестов, включая попиксельный анализ и анализ движения фотоцентра».

Почему астрономов интересуют четверные системы?

Множественные звездные системы могут многое рассказать о путях звездной эволюции. Астрономов и астрофизиков интересуют звездные стадии эволюции, такие как короткопериодические двойные системы, события с общей оболочкой, сверхновые типа Ia и слияния черных дыр.

Расположение звезд в нескольких системах также свидетельствует о том, как образовались звезды.

«Например, отношения масс между отдельными компонентами четверной системы, отношения периодов между составляющими бинарными системами и взаимное наклонение дают важную информацию о том, сформировалась ли система по сценарию «сверху вниз» через фрагментацию ядра или диска или агрегация «снизу вверх» посредством гравитационного захвата», — пишут они.

Другой интересный аспект множественных звездных систем касается планет. Астрономы обнаружили несколько планет вокруг нескольких звездных систем, но их происхождение и судьба неясны.

В 2015 году астрономы обнаружили массивную планету в четверной звездной системе 30 Ариета. Согласно этому открытию, в системе находится огромный газовый гигант, в десять раз более массивный, чем Юпитер. Это был второй известный экземпляр планеты в четверной звездной системе.

В 2019 году исследователи обнаружили уникальную четверную звездную систему, в которой звезды расположены под прямым углом к ​​окружающему их диску из газа и пыли. Планеты, вероятно, будут формироваться из этого протопланетного диска. Насколько необычным будет вид с поверхности планеты в этой системе?

Команда исследователей еще не закончена.

Они говорят, что обнаружили на порядок больше ложных срабатываний, чем проверенных обнаружений, и что полный анализ выходит за рамки этой статьи. «…учитывая большое количество проверенных целей и предполагая, что многие из дополнительных кандидатов окажутся реальными, TESS может увеличить количество известных затменно-четверных систем более чем в два раза», — пишут они.

Автор Эван Гоф.