公民科學(xué)家在NASA TESS數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)類木星巨大行星TOI-2180 b
（神秘的公民地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：華盛頓州貝爾維尤市的Tom Jacobs喜歡“尋寶”活動(dòng)。自2010年以來(lái)，科學(xué)這位前美國(guó)海軍軍官參加了在線志愿者項(xiàng)目，家N據(jù)中長(zhǎng)春外圍（外圍預(yù)約上門）（薇WhatsApp+189-4143）提供全國(guó)外圍女上門、伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，學(xué)生上門預(yù)約服務(wù) 同城30分鐘內(nèi)到達(dá) 面到付款這些項(xiàng)目允許任何有興趣的發(fā)現(xiàn)人--“公民科學(xué)家”--通過(guò)美國(guó)宇航局（NASA）的望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)尋找系外行星的跡象，即我們太陽(yáng)系以外的類木行星。現(xiàn)在，星巨星 Jacobs已經(jīng)幫助發(fā)現(xiàn)了一顆巨大的大行氣態(tài)巨行星，其距離地球約379光年，公民圍繞著一顆與太陽(yáng)質(zhì)量相同的科學(xué)恒星運(yùn)行。
這顆木星大小的家N據(jù)中行星對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)是特別的，因?yàn)榕c太陽(yáng)系外許多已知的發(fā)現(xiàn)氣態(tài)巨行星相比，它的類木261天軌道周期很長(zhǎng)。這一結(jié)果還表明，星巨星這顆行星離它的大行恒星僅僅比金星離太陽(yáng)更遠(yuǎn)一些。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上，公民并在1月13日的美國(guó)天文學(xué)會(huì)虛擬新聞發(fā)布會(huì)上進(jìn)行了介紹。
發(fā)現(xiàn)這顆行星并確定其大小和質(zhì)量需要專業(yè)天文學(xué)家和像Jacobs這樣的公民科學(xué)家之間的大規(guī)模合作。為了追蹤這顆行星，他們參與了“一個(gè)全球性的聯(lián)合努力，因?yàn)槲覀兌夹枰黄鹑リP(guān)注這顆特殊的行星，”加州大學(xué)河濱分校的天文學(xué)家和該研究的主要作者Paul Dalba說(shuō)。
Jacobs說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)和發(fā)表TOI-2180 b是一項(xiàng)偉大的集體努力，表明專業(yè)的長(zhǎng)春外圍（外圍預(yù)約上門）（薇WhatsApp+189-4143）提供全國(guó)外圍女上門、伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，學(xué)生上門預(yù)約服務(wù) 同城30分鐘內(nèi)到達(dá) 面到付款天文學(xué)家和經(jīng)驗(yàn)豐富的公民科學(xué)家可以成功地一起工作。這是最好的協(xié)同作用。”
這一發(fā)現(xiàn)是如何發(fā)生的
這顆新發(fā)現(xiàn)的行星的特征隱藏在NASA的凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星（或稱TESS）的數(shù)據(jù)中。利用TESS的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們尋找附近恒星的亮度變化，這可能表明存在繞行行星。
Jacobs是一群公民科學(xué)家中的一員，他們查看TESS的數(shù)據(jù)圖，其顯示恒星的亮度隨時(shí)間的變化，以尋找新的行星。當(dāng)專業(yè)的天文學(xué)家使用算法自動(dòng)掃描恒星的數(shù)萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，這些公民科學(xué)家則使用Alan R. Schmitt創(chuàng)建的一個(gè)名為L(zhǎng)cTools的程序，用眼睛檢查望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)。這就是由幾位公民科學(xué)家和兩位資深天文學(xué)家組成的Jacobs小組自稱為視覺(jué)調(diào)查小組的原因。他們中的許多人是在從事“行星獵人”項(xiàng)目時(shí)認(rèn)識(shí)的，這是一個(gè)由NASA資助的公民科學(xué)項(xiàng)目，通過(guò)Zooniverse關(guān)注來(lái)自NASA開普勒航天器的數(shù)據(jù)。
2020年2月1日，Jacobs碰巧注意到一張圖，顯示來(lái)自TOI-2180的亮度在24小時(shí)內(nèi)變暗了不到一半，然后又恢復(fù)到之前的亮度水平，這可能是由一顆軌道行星解釋的，據(jù)說(shuō)它在從我們的視角經(jīng)過(guò)恒星的前面時(shí)“凌日”。通過(guò)測(cè)量行星經(jīng)過(guò)時(shí)變暗的光量，科學(xué)家們可以估計(jì)出該行星有多大，并結(jié)合其他測(cè)量結(jié)果，估計(jì)其密度。但是，只有當(dāng)恒星和它的行星與尋找它們的望遠(yuǎn)鏡對(duì)齊時(shí)，才可以看到“凌日”。
顯示行星亮度隨時(shí)間變化的圖表被稱為"光曲線"。視覺(jué)測(cè)量組提醒兩位專業(yè)科學(xué)家合作者--加州大學(xué)河濱分校的Paul Dalba和新墨西哥大學(xué)的副教授Diana Dragomir，這條光曲線有可能很有趣。
Dragomir說(shuō)：“有了這個(gè)新發(fā)現(xiàn)，我們也在挑戰(zhàn)我們能從TESS觀測(cè)中提取的行星種類的極限。TESS并不是專門為尋找這種長(zhǎng)軌道系外行星而設(shè)計(jì)的，但是我們的團(tuán)隊(duì)在公民科學(xué)家的幫助下，還是挖掘出了這些稀有的寶石。”
專業(yè)天文學(xué)家使用的計(jì)算機(jī)算法被設(shè)計(jì)為通過(guò)識(shí)別來(lái)自單一恒星的多個(gè)過(guò)境事件來(lái)搜索行星。這就是當(dāng)只有一次“凌日”時(shí)，公民科學(xué)家的視覺(jué)檢查是如此有用的原因。由于這是這個(gè)數(shù)據(jù)集中唯一的TOI-2180 b星變暗的例子，所以它被稱為"單一凌日事件"。
Dalba說(shuō)：“他們投入的人工努力真的很重要，也很令人印象深刻，因?yàn)閷?shí)際上很難編寫代碼，可以通過(guò)一百萬(wàn)條光曲線，可靠地識(shí)別單一過(guò)境事件。這是人類仍然戰(zhàn)勝代碼的一個(gè)領(lǐng)域。”
但是，研究小組如何能夠排除對(duì)行星光線短暫下降的其他解釋？他們能確定他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一顆行星嗎？他們將需要后續(xù)的觀測(cè)。
最終，這些望遠(yuǎn)鏡都沒(méi)有探測(cè)到該行星。不過(guò)，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有明確的探測(cè)，還是給這個(gè)軌道可能有多長(zhǎng)的時(shí)間設(shè)定了一個(gè)界限，表明這個(gè)軌道的周期大約是261天。利用這一估計(jì)，他們預(yù)測(cè)TESS將在2022年2月再次看到這顆行星經(jīng)過(guò)它的恒星。
關(guān)于這顆行星
TOI-2180 b的質(zhì)量幾乎是木星的三倍，但直徑相同，這意味著它的密度比木星高。這讓科學(xué)家們懷疑它是否以不同于木星的方式形成。
關(guān)于這顆行星形成的另一條線索可能是它內(nèi)部的東西。通過(guò)計(jì)算機(jī)模型，他們確定這顆新行星可能有多達(dá)105個(gè)地球質(zhì)量的比氫和氦更重的元素。"那是很多，"Dalba說(shuō)。"這比我們懷疑的木星內(nèi)部的東西還要多。"
天文學(xué)家仍然有很多關(guān)于外面的行星范圍的知識(shí)。大約4800顆系外行星已經(jīng)被確認(rèn)，但是在我們的銀河系中被認(rèn)為有數(shù)十億顆行星。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)表明，在巨型行星中，有些行星的重元素比其他行星多得多。
在我們的太陽(yáng)系中，巨大的木星每12年圍繞太陽(yáng)運(yùn)行一次；對(duì)于土星，一個(gè)"年"是29年。我們?cè)诘厍蚝吞?yáng)之間沒(méi)有像TOI-2180 b這樣的巨行星。但是在太陽(yáng)系之外，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十顆系外行星，它們比木星還要大，而且軌道離恒星更近，甚至比水星的軌道還近。
TOI-2180 b的平均溫度約為170華氏度，比地球上的室溫還要高，比我們太陽(yáng)系的外行星包括木星和土星還要高。但是與天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的圍繞其他恒星運(yùn)行的凌日巨型系外行星陣列相比，TOI-2180 b異常寒冷。
Dalba說(shuō)：“在我們發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)巨型系外行星和真正寒冷的木星和土星之間，它是一個(gè)很好的墊腳石。”
下一步是什么
當(dāng)TESS在2月份再次觀測(cè)這顆恒星時(shí)，Dalba和公民科學(xué)家們急于獲得數(shù)據(jù)并再次深入研究。如果他們發(fā)現(xiàn)了這顆行星的特征，確認(rèn)了261天的軌道周期，這將使他們?cè)?020年尋找這顆行星的全球活動(dòng)的數(shù)據(jù)有更多的意義。
NASA的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡于12月25日發(fā)射，有可能觀測(cè)到這顆行星及其大氣層。Dalba對(duì)韋伯望遠(yuǎn)鏡的能力感到興奮還有另一個(gè)原因。鑒于在我們自己的太陽(yáng)系中，木星有星環(huán)和衛(wèi)星，韋伯望遠(yuǎn)鏡可以用來(lái)尋找環(huán)繞TOI-2180 b的小天體的存在。
到目前為止，在我們的太陽(yáng)系之外還沒(méi)有確切地發(fā)現(xiàn)星環(huán)或衛(wèi)星，但其中一個(gè)原因可能是，許多系外行星被發(fā)現(xiàn)時(shí)非常接近它們的恒星，而恒星的引力可能會(huì)將這些天體剝離。TOI-2180 b位于離其主星較遠(yuǎn)的地方，可能為這種搜索提供了一個(gè)有趣的機(jī)會(huì)。Dalba說(shuō)：“我認(rèn)為這是一個(gè)有趣的系統(tǒng)，將來(lái)會(huì)有這樣的機(jī)會(huì)。”
當(dāng)他不追求他的行星“狩獵”愛(ài)好時(shí)，公民科學(xué)家Jacobs與非營(yíng)利組織合作，幫助殘疾人在他們的社區(qū)找到就業(yè)機(jī)會(huì)。
視覺(jué)調(diào)查組的成員 “出于純粹的快樂(lè)和對(duì)促進(jìn)科學(xué)的興趣，每天都投入許多時(shí)間來(lái)調(diào)查數(shù)據(jù)，”Jacobs說(shuō)。該小組共同撰寫了超過(guò)68篇經(jīng)同行評(píng)審的科學(xué)論文，包括發(fā)現(xiàn)凌日的“系外彗星”經(jīng)過(guò)恒星的表面。
“我們喜歡為科學(xué)做出貢獻(xiàn)，”Jacobs說(shuō)。“而且我喜歡這種類型的勘測(cè)，因?yàn)槲抑肋@是在新的未被發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域，以前任何人都沒(méi)有見過(guò)。”
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（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：加州大學(xué)河濱分校（UCR）的一位天文學(xué)家和一群目光敏銳的公民科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆被典型的觀星工具所隱藏的氣態(tài)巨行星。這顆名為TOI-2180 b的行星，其直徑與木星相同，但質(zhì)量幾乎是木星的三倍。研究人員還認(rèn)為，它含有比氦和氫更重的元素，質(zhì)量是地球的105倍。在我們的太陽(yáng)系中沒(méi)有類似的東西存在。
這一發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上，并在1月13日的美國(guó)天文學(xué)會(huì)虛擬新聞發(fā)布會(huì)上公布。
幫助確認(rèn)這顆行星存在的UCR天文學(xué)家Paul Dalba說(shuō)：“TOI-2180 b是一顆令人激動(dòng)的行星。它達(dá)到了三要素：1）有一個(gè)幾百天的公轉(zhuǎn)周期，2）相對(duì)接近地球（379光年的距離對(duì)于系外行星來(lái)說(shuō)是非常近的），以及3）我們能夠看到它在其恒星前凌日。對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)一顆能同時(shí)滿足這三個(gè)條件的行星是非常罕見的。”
Dalba還解釋說(shuō)，這顆行星很特別，因?yàn)樗枰?61天來(lái)完成圍繞其恒星的旅程，與我們太陽(yáng)系以外的許多已知?dú)鈶B(tài)巨行星相比，這是一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間。它與地球的相對(duì)距離和它所環(huán)繞的恒星的亮度也使天文學(xué)家有可能了解更多關(guān)于它的信息。
為了確定系外行星的位置，即圍繞太陽(yáng)以外的恒星運(yùn)行的行星，美國(guó)宇航局的TESS衛(wèi)星在天空的一個(gè)部分觀察了一個(gè)月，然后繼續(xù)前進(jìn)。它正在尋找當(dāng)一顆行星從一顆恒星前面穿過(guò)時(shí)出現(xiàn)的亮度下降。
Dalba說(shuō)：“經(jīng)驗(yàn)法則是，我們需要看到三次‘變暗’或凌日，然后我們才相信我們已經(jīng)找到了一顆行星。”單次的凌日事件可能是由于望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)抖動(dòng)，或者是一顆恒星“偽裝”成了一顆行星。由于這些原因，TESS并不關(guān)注這些單次的凌日事件。然而，一小群公民科學(xué)家卻在關(guān)注。
在查看TESS的數(shù)據(jù)時(shí)，小組成員、前美國(guó)海軍軍官 Tom Jacobs看到TOI-2180星的光線變暗，只有一次。他的小組提醒了Dalba，他專門研究那些需要長(zhǎng)時(shí)間圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星。
Dalba和他的同事利用利克天文臺(tái)的自動(dòng)行星探測(cè)望遠(yuǎn)鏡，觀察到了這顆行星對(duì)恒星的引力牽引，這使他們能夠計(jì)算出TOI-2180 b的質(zhì)量，并估計(jì)出其軌道的一系列可能性。Dalba希望能夠觀測(cè)到第二次凌日事件，他組織了一次活動(dòng)，使用了北半球三大洲的14臺(tái)不同的望遠(yuǎn)鏡。在2021年8月的11天里，這項(xiàng)工作產(chǎn)生了20000張TOI-2180的圖像，盡管其中沒(méi)有任何一張圖像能夠可靠地探測(cè)到該行星。
然而，這項(xiàng)活動(dòng)確實(shí)使該小組估計(jì)TESS將在2月再次看到這顆行星繞過(guò)它的恒星，屆時(shí)他們正在計(jì)劃一項(xiàng)后續(xù)研究。Dalba的研究經(jīng)費(fèi)由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的天文學(xué)和天體物理學(xué)博士后獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃提供。
這個(gè)公民行星獵手小組從美國(guó)宇航局的衛(wèi)星（如TESS）獲取公開的數(shù)據(jù)，并尋找單次的凌日事件。雖然專業(yè)的天文學(xué)家使用算法來(lái)自動(dòng)掃描大量的數(shù)據(jù)，但視覺(jué)調(diào)查小組使用他們創(chuàng)建的程序來(lái)用眼睛檢查望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)。
Dalba說(shuō)：“他們所付出的努力真的很重要，令人印象深刻，因?yàn)楹茈y編寫能夠可靠地識(shí)別單次凌日事件的代碼。這是人類仍然戰(zhàn)勝代碼的一個(gè)領(lǐng)域。”