ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติประกาศการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะประเภทซุปเปอร์ดาวพฤหัสที่โคจรรอบดาวฤกษ์ TIC-65910228 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 864 ปีแสง วัตถุชื่อ NGTS-38 b ถูกตรวจพบโดยดาวเทียมวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะระหว่างเปลี่ยนผ่าน (TESS) ของ NASA จากการผ่านหน้าครั้งเดียวที่สังเกตได้ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2563 การสังเกตการณ์ครั้งต่อมาโดยใช้เครื่องมือภาคพื้นดินได้ยืนยันการดำรงอยู่ของดาวเคราะห์ และช่วยให้สามารถระบุลักษณะทางกายภาพและวงโคจรหลักได้อย่างแม่นยำ
ซุปเปอร์ดาวพฤหัสมีมวลเท่ากับ 4.78 เท่าของดาวพฤหัสบดีและมีรัศมี 1.08 เท่าของดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดี ซึ่งส่งผลให้มีความหนาแน่นสูงอย่างน่าทึ่งประมาณ 4.69 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ด้วยระยะทางเฉลี่ย 0.7 หน่วยดาราศาสตร์ เทียบเท่ากับ 104.7 ล้านกิโลเมตร ความหายากของการค้นพบนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพียงไม่กี่ดวงที่มีคาบการโคจรนานกว่า 100 วันได้รับการยืนยันจาก TESS ด้วยการผ่านหน้าคุณภาพสูง
คุณสมบัติของดาวฤกษ์ NGTS-38
ดาวฤกษ์แม่ซึ่งจัดอยู่ในประเภทสเปกตรัม F6V-F7V มีความเป็นโลหะสูงด้วย [Fe/H] ที่ +0.33 เดกซ์ มวลของมันสูงถึง 1.46 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และรัศมีสอดคล้องกับประมาณสองเท่าของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิใช้งานจริงของดาวฤกษ์อยู่ที่ประมาณ 6,310 เคลวิน และมีอายุประมาณ 2.2 พันล้านปี
คุณลักษณะเหล่านี้บ่งชี้ว่าเป็นดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีองค์ประกอบหนักมาก ค่าความเป็นโลหะที่สูงน่าจะสนับสนุนการก่อตัวของก๊าซยักษ์ขนาดมหึมาในวงโคจรที่ห่างไกลกว่า
กระบวนการยืนยันการค้นพบ
วิธีการผ่านหน้าทำให้สามารถตรวจจับเบื้องต้นได้เมื่อดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ ส่งผลให้ความสว่างลดลงชั่วคราว TESS บันทึกเหตุการณ์โดดเดี่ยวนี้ในระหว่างการสังเกตการณ์ในส่วนที่ 33 นักดาราศาสตร์ได้ทำการตรวจสอบสัญญาณอย่างละเอียดด้วย NGTS ที่หอดูดาวพารานัลในชิลีเป็นเวลากว่า 228 คืน เพื่อตรวจสอบสัญญาณ
- NGTS บันทึกเส้นโค้งแสงที่สมบูรณ์ของการผ่านหน้า ทำให้คาบการโคจรดีขึ้นเป็น 180.53 วัน
- สเปกโตรกราฟ CORALIE และ HARPS ซึ่งติดตั้งที่หอดูดาวลาซิลลา วัดความแปรผันของความเร็วในแนวรัศมีของดาวฤกษ์
- การวัดความเร็วตามแนวรัศมียืนยันมวลดาวเคราะห์และขจัดผลบวกลวงออกไป
- การวิเคราะห์แบบรวมขจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดสุริยุปราคาหรือจุดดาวฤกษ์
ลักษณะวงโคจรและความร้อน
คาบการโคจร 180.53 วันทำให้ NGTS-38 b เป็นหนึ่งในดาวพฤหัสร้อนที่โคจรรอบยาวที่สุดซึ่งมีลักษณะเฉพาะเป็นอย่างดี ความเยื้องศูนย์กลางปานกลางที่ 0.308 หมายถึงความแปรผันของระยะห่างถึงดาวฤกษ์ระหว่างวงโคจร อุณหภูมิสมดุลเฉลี่ยคำนวณที่ 458 K ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิสมดุลของดาวพฤหัสร้อนหลายแห่งในบริเวณใกล้เคียง
โครงสร้างวงโคจรนี้ช่วยลดความร้อนจัดตามแบบฉบับของดาวเคราะห์คาบสั้น ที่จุดที่ใกล้ที่สุด (เพเรียสตรอน) อุณหภูมิอาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ยังคงเข้ากันได้กับบรรยากาศที่มีไอออนไนซ์น้อยกว่า
มีศักยภาพในการศึกษาเพิ่มเติม
ความหนาแน่นสูงบ่งบอกถึงองค์ประกอบภายในที่กะทัดรัด อาจมีแกนกลางที่อุดมด้วยธาตุหนักหรือชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น แบบจำลองทางทฤษฎีระบุถึงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในบรรยากาศโดยเฉพาะ ซึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงสูงและอุณหภูมิปานกลาง
ระบบตั้งอยู่ในพื้นที่สังเกตการณ์ของภารกิจ PLATO ซึ่งจะทำการตรวจวัดด้วยแสงที่มีความแม่นยำสูงในภูมิภาคนี้ การสังเกตการณ์ในอนาคตอาจมองหาลักษณะเฉพาะของเอกโซมูน วงแหวน หรือการจัดตำแหน่งวงโคจร ดาวสว่างช่วยให้ตรวจวัดบรรยากาศดาวเคราะห์อย่างละเอียดด้วยสเปกโทรสโกปี
ค้นหาส่วนประกอบอื่นๆ ในระบบ
การวิเคราะห์ข้อมูล TESS พบว่าไม่มีการผ่านหน้าที่น่าเชื่อเพิ่มเติม ความเร็วที่เหลือในแนวรัศมีไม่ได้บ่งชี้ว่ามีมวลมากใกล้เคียง วงโคจรที่กว้างของซุปเปอร์ดาวพฤหัสทำให้มีที่ว่างสำหรับดาวเคราะห์ดวงเล็กด้านในหรือด้านนอกได้
ภารกิจเช่น PLATO สามารถตรวจจับโลกบกหรือดาวเนปจูนขนาดเล็กที่เป็นไปได้ในระบบเดียวกัน การศึกษาเสถียรภาพของวงโคจรยังคงประเมินสถาปัตยกรรมที่สมบูรณ์ต่อไป
การค้นพบนี้ตอกย้ำความหลากหลายของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดยักษ์ในรูปแบบวงโคจรที่ไม่ธรรมดา NGTS-38 b ช่วยในการเปรียบเทียบระหว่างประชากรของดาวพฤหัสร้อนและเย็นที่ตรวจพบระหว่างทาง