Огляд транзитів нового покоління

Огляд транзитів нового покоління (, NGTS) — це наземний роботизований пошук екзопланет. Установка розташована в обсерваторії Паранал у пустелі Атакама на півночі Чилі, приблизно за 2 км від Дуже Великого Телескопа ESO та 0,5 км від оглядового телескопа VISTA. Наукові операції розпочалися на початку 2015 року. Астрономічне дослідження здійснюється консорціумом із семи європейських університетів та інших академічних установ з Чилі, Німеччини, Швейцарії та Великої Британії. Прототипи масиву були випробувані у 2009 та 2010 роках на Ла-Пальмі, а також з 2012 по 2014 рік у Женевській обсерваторії.

Мета NGTS — виявити суперземлі та екзонептуни, що проходять транзитом повз відносно яскраві та близькі зорі з видимою зоряною величиною до 13. В опитуванні використовується транзитна фотометрія, яка точно вимірює затемнення зорі, щоб виявити присутність планети, коли вона проходить перед нею. NGTS складається з дванадцяти комерційних 0,2-метрових телескопів (f/2.8), кожен з яких оснащений червоночутливою ПЗС- камерою, що працює у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах 600—900. нм. Решітка охоплює миттєве поле зору 96 квадратних градусів (8 град2 на телескоп) або близько 0,23 % всього неба. NGTS значною мірою спирається на досвід SuperWASP, використовуючи чутливіші детектори, вдосконалене програмне забезпечення та більшу оптику, хоча й маючи значно менше поле зору. Порівняно з космічним телескопом Kepler з його початковим полем Kepler 115 квадратних градусів, площа неба, що покривається NGTS, буде в шістнадцять разів більшою, оскільки в рамках дослідження передбачається сканувати чотири різні поля щороку протягом чотирьох років. У результаті, покриття неба буде порівнянним з фазою K2 телескопа Kepler.

NGTS підходить для наземного фотометричного спостереження за кандидатами в екзопланети за допомогою космічних телескопів, таких як TESS, Gaia та PLATO. У свою чергу, більші інструменти, такі як HARPS, ESPRESSO та VLT-SPHERE, можуть продовжити відкриття NGTS за допомогою детальної характеристики, щоб виміряти масу великої кількості цілей за допомогою доплерівської спектроскопії (метод коливань) та дозволити визначити щільність екзопланети, а отже, чи є вона газовою чи кам'яною. Ця детальна характеристика дозволяє заповнити прогалину між планетами розміру Землі та газовими гігантами, оскільки інші наземні дослідження можуть виявляти лише екзопланети розміру Юпітера, а планети розміру Землі Кеплера, часто знаходяться занадто далеко, або орбіти зір занадто тьмяні, щоб дозволити визначення маси планети. Ширше поле зору NGTS також дозволяє йому виявляти більшу кількість масивніших планет навколо яскравіших зір.

Наукова місія

Наземні дослідження екзопланет, такі як WASP та проєкт HATNet, виявили багато великих екзопланет, переважно газових гігантів розміром із Сатурн та Юпітер. Космічні місії, такі як CoRoT та дослідження Kepler, поширили результати на менші об'єкти, включаючи кам'янисті екзопланети розміром із суперземлю та Нептун. Орбітальні космічні місії забезпечують точніші вимірювання яскравості зірок, ніж це можливо під час наземних спостережень, однак вони охоплювали лише відносно невелику ділянку небесної сфери. На жаль, більшість менших кандидатів у екзопланети обертаються навколо зір, які є надто слабкими для підтвердження їхнього існування за допомогою вимірювань радіальної швидкості. Тому маси багатьох таких кандидатів залишаються невідомими або мають значні похибки, що унеможливлює точне визначення їхнього внутрішнього складу.

Зосереджуючись на цілях розміром від надземлі до Нептуна, що обертаються навколо холодних, малих, але яскравих зір спектрального класу K та раннього M, на площі, значно більшій, ніж та, що покривається космічними місіями, NGTS має на меті забезпечити основні цілі для подальшого вивчення за допомогою таких телескопів, як Дуже Великий Телескоп (VLT), Надзвичайно Великий Телескоп (ELT) та Космічний Телескоп Джеймса Вебба (JWST). Такі цілі легше характеризуються з точки зору їхнього атмосферного складу, планетарної структури та еволюції, ніж менші цілі, що обертаються навколо більших зір.

Подальші спостереження за допомогою більших телескопів нададуть потужні інструменти для вивчення складу атмосфер екзопланет, виявлених NGTS. Наприклад, під час вторинного затемнення, коли планета проходить за диском своєї зорі-господаря, порівняння потоку випромінювання під час затемнення та поза ним дає змогу отримати різницевий спектр, який характеризує теплове випромінювання планети. Спектр пропускання атмосфери планети можна визначити шляхом вимірювання незначних спектральних змін у спектрі зорі, що виникають під час проходження планети перед її диском. Цей метод потребує надзвичайно високого співвідношення сигнал/шум і наразі успішно застосовувався лише до кількох екзопланет, що обертаються навколо малих, близьких і відносно яскравих зір, зокрема HD 189733 b та GJ 1214 b. NGTS має на меті значно збільшити кількість планет, площа яких може бути проаналізована за допомогою таких методів. Моделювання очікуваної продуктивності NGTS показує потенціал відкриття приблизно 231 планети розміром з Нептун та 39 планет розміром з надземлю, які можна було б детально спектрографічно проаналізувати за допомогою VLT, порівняно з лише 21 планетою розміром з Нептун та 1 планетою розміром з надземлю за даними Kepler.

Інструмент

Розвиток Наукові цілі NGTS вимагають можливості виявляти транзити з точністю 1 ммаг за 13-ї зоряної величини. Хоча на рівні землі цей рівень точності був зазвичай досяжним при вузькопольних спостереженнях окремих об'єктів, він був безпрецедентним для широкопольних спостережень. Для досягнення цієї мети розробники інструментів NGTS спиралися на великий досвід апаратного та програмного забезпечення проєкту WASP, а також розробили багато вдосконалень у прототипах систем, що працювали на Ла-Пальмі протягом 2009 та 2010 років, а також у Женевській обсерваторії з 2012 по 2014 рік.

Телескопічний масив NGTS використовує автоматизовану матрицю з дванадцяти 20-сантиметрових телескопів f/2.8 на незалежних екваторіальних монтуваннях, що працюють на довжинах хвиль від помаранчевого до ближнього інфрачервоного (600—900 нм). Він розташований в обсерваторії Паранал Європейської південної обсерваторії в Чилі, місці, відомому низьким вмістом водяної пари та чудовими фотометричними умовами.

Комбінований пошук Проєкт телескопа NGTS тісно співпрацює з великими телескопами ESO. Серед об'єктів ESO, доступних для подальших досліджень, є високоточний пошуковий телескоп радіальної швидкості планет (HARPS) в обсерваторії Ла-Сілья ; ESPRESSO для вимірювань радіальної швидкості на VLT; SPHERE, адаптивна оптична система та коронографічний центр на VLT, який безпосередньо зображує екзопланети; та різноманітні інші прилади VLT та заплановані ELT для характеристики атмосфери.

Партнерство Хоча NGTS розташований в обсерваторії Паранал, насправді його експлуатує не ESO, а консорціум із семи академічних установ з Чилі, Німеччини, Швейцарії та Великої Британії:

DLR, Інститут планетарних досліджень Женевська обсерваторія Королівський університет Белфасту Кембриджський університет Університет Чилі Університет Лестера Університет Ворика

Результати

31 жовтня 2017 року команда дослідників повідомила про відкриття NGTS-1b, підтвердженої гарячої екзопланети розміром з Юпітер, яка обертається навколо NGTS-1, карликової зорі класу M, маси та радіуса якої приблизно вдвічі менші за Сонця, кожні 2,65 дня. Деніел Бейлісс з Університету Воріка, провідний автор дослідження, що описує відкриття NGTS-1b, заявив: 3 вересня 2018 року було відкрито NGTS-4b, планету розміром менше Нептуна, яка проходить через K-карлика 13-ї зоряної величини на орбіті за 1,34 дня. NGTS-4b має масу 20.6 ± 3.0 мас Землі та радіус 3,18 ± радіусів Землі, що розміщує її в межах так званої «Нептунової пустелі». Середня щільність планети (3,45 ± 0,95 г см−3) відповідає складу 100 % H2O або кам'янистому ядру з летючою оболонкою.

Відкриття

Планети Це список планет, відкритих цим дослідженням. Цей список є неповним і потребує додаткової інформації.

ЗоряСузір'яПряме піднесенняСхиленняВидима зоряна величинаВідстань (св. рік)Спектральний типПланетаМаса()Радіус()Орбітальний період(доба)Півосі(а.о.)Орбітальний ексцентриситетНахил орбіти(°)Рік відкриттяNGTS-1Голуб05г 30хв 51.41с15.67711M0.5 VNGTS-1b0.8121.332.650.0230.01685.272017NGTS-2Центавр14г 20хв 29.46с10.791,162F5 VNGTS-2b0.741.5954.510.04083.452018NGTS-3Голуб06г 17хв 46.74с14.6692,426G6 V + K1 VNGTS-3Ab2.381.481.680.020?89.562018NGTS-4Голуб05г 58хв 23.75с13.12922K2 VNGTS-4b0.060.251.340.02082.5 ± 5.82018NGTS-5Діва14г 44хв 13.97с13.771,009K2 V + M2 VNGTS-5Ab0.2291.1363.360.040?86.6 ± 0.22019NGTS-6Різець05г 03хв 10.90с14.121,014K4 VNGTS-6Ab1.339 ± 0.0281.3260.8820.01078.2312019NGTS-8Козоріг21г 55хв 54.22с13.681,399K0 VNGTS-8b0.93 ± 0.011.09 ± 0.032.500.0350.0186.9 ± 0.52019NGTS-9Гідра09г 27хв 40.95с12.801,986F8 VNGTS-9b2.90 ± 0.171.07 ± 0.064.4350.0580.0684.1 ± 0.42019NGTS-10Заєць06г 07хв 29.31с14.341,059K5 V + K5 VNGTS-10Ab2.1621.2050.770.01430??2019NGTS-11Кит01г 34хв 05.14с12.46621K2 VNGTS-11b0.3440.81735.4550.2010.11?2020NGTS-11c?0.41912.77???2022NGTS-12Центавр11г 44хв 59.99с12.381,456G4 VNGTS-12b0.2081.0487.53 0.07570?88.90 ± 0.762020NGTS-13Центавр11г 44хв 57.68с12.702,151G2 IVNGTS-13b4.841.1424.1190.05490.08688.72021NGTS-14Журавель21г 54хв 04.23с13.241,060K1 V + M3 VNGTS-14Ab0.0920.443.5360.04030?86.72021NGTS-15Ерідан04г 53хв 25.27с14.672,626G6 VNGTS-15b0.7511.10 ± 0.103.2760.04410?2021NGTS-16Піч03г 53хв 03.34с14.363,008G7 VNGTS-16b0.6671.304.8450.05230?2021NGTS-17Різець04г 51хв 36.14с14.313,366G4 VNGTS-17b0.7641.24 ± 0.113.2420.03910?2021NGTS-18Гідра12г 02хв 11.09с14.543,689G5 VNGTS-18b0.4091.21 ± 0.183.0510.04480?2021NGTS-20Ерідан46г 17хв 33.43с11.791,248G1 IVNGTS-20b2.981.07±0.0454.1890.3130.432 ± 0.02388.4 ± 0.62022NGTS-21Скульптор20г 45хв 01.99с14.822,090K3 VNGTS-21b2.36 ± 0.211.33 ± 0.031.5430.0236083.85 ± 0.442022HATS-54 (NGTS-22)Відкрито за допомогою HATNet, оновлені параметри, отримані за даними NGTS.Фенікс13г 22хв 32.4с13.9142,348G6 VHATS-54b (NGTS-22b)1.015 ± 0.0240.753 ± 0.0572.5440.0370083.67 ± 0.342018NGTS-23Годинник04г 41хв 43.6с14.0103,232F9 VNGTS-23b0.613 ± 0.0971.267 ± 0.0304.0760.0504089.122022NGTS-24Насос11г 14хв 15.3с13.1922,364G2 IVNGTS-24b0.5201.2143.4670.0479082.612022NGTS-25Стрілець20г 29хв 40.3с14.2661,686K0 VNGTS-25b0.6391.0232.8230.0388089.342022NGTS-26Центавр14г 30хв 43.99с14.903,611G6 VNGTS-26b0.2921.3284.5200.0490086.432024NGTS-27Центавр13г 44хв 06.37с13.503,187G3NGTS-27b0.5931.3963.3700.0446086.22024NGTS-29Різець04г 43хв 59.42с10.507487G9VNGTS-29b0.3930.85769.3370.3470.172024NGTS-30Чаша11г 34хв 51.57с12.537763GNGTS-30b0.9600.92898.2980.4080.29489.4832024NGTS-31Голуб05г 21хв 41.11с13.4392779NGTS-31b1.121.614.1630.064085.62024NGTS-32Терези14г 55хв 25.84с13.4972759NGTS-32b0.571.423.3120.044086.92024NGTS-33Корма07г 11хв 20.00с11.4581430A9VNGTS-33b3.61.642.8280.048083.942024

Коричневі карлики Крім того, в ході дослідження було виявлено трьох коричневих карликів. Зоря Сузір'я Пряме піднесення Схилення Видима зоряна величина Відстань (св. рік) Спектральний тип Планета Маса() Радіус() Орбітальний період(доба) Півосі(а.о) Орбітальний ексцентриситет Нахил (°) Рік відкриття -7 А Скульптор 23г 30хв 05.26 с 14.34 449 М3/4 В + М3/4 В NGTS-7Ab 75,5 1.349 16.22 год. 0,0139 0? 88.43520 2019 NGTS-19 Терези 15г 16хв 31,6 с 14.12 1223 К3 В NGTS-19b 69,5 1.034 17,84 0,1296 0,3767 88,72 2021 NGTS-28 А Гідра 14г 11хв 43,0 с ? 402 М1 В NGTS-28Ab 69,0 0,95 1.254 0,0202 0,0404 85,36 2024

Інші проєкти з пошуку екзопланет

Проєкт HATNet (HAT) Мініатюрний масив радіальних швидкостей екзопланет (MINERVA) Надзвичайно малий телескоп у кілоградусах (KELT) Трансатлантичне дослідження екзопланет (TrES) Ширококутний пошук планет (WASP та SuperWASP) Телескоп XO Мікролінзові спостереження в астрофізиці (MOA) Експеримент з оптичного гравітаційного лінзування (OGLE) Англо-австралійський пошук планет (AAPS)