زمان‌سنجی گذری

زمان‌سنجی گذری (انگلیسی: Transit-timing variation) اندازه‌گیری تغییر زمان در مدت گذر جرم یا اجرام آسمانی روشی برای تشخیص سیاره‌های افراخورشیدی با مشاهدهٔ تغییر در زمان انتقال است. این روش بسیار حساسی را برای شناسایی سیاره یا سیاره‌های دیگر را در سامانه با جرم‌های بالقوه کوچکتر از زمین فراهم می‌کند. در سیستم‌های سیاره‌ای پر سیاره، جاذبه سیاره‌ها در میان خود باعث می‌شود که یک سیاره شتاب بگیرد و سیاره‌ای دیگر در طول مدار خود کند شود. شتاب باعث تغییر دوره مداری هر سیاره می‌شود. تشخیص این اثر با اندازه‌گیری تغییر به‌عنوان تغییرات زمان عبور شناخته می‌شود.[۱][۲][۳][۴][۵][۶] «تغییرات زمان‌بندی» می‌پرسد که آیا انتقال با تناوب دقیق اتفاق می‌افتد یا اینکه در آن تنوعی وجود دارد.

انیمیشن تفاوت بین زمان عبور سیارهٔ ۱ و سیارهٔ ۲ را در سیستم سیاره‌ای نشان می‌دهد. منبع: ناسا / مأموریت کپلر.

اولین تشخیص قابل توجه یک سیاره غیر ترانزیتی با استفاده از تغییرات زمان عبور با استفاده از تلسکوپ کپلر ناسا انجام شد. سیاره عبوری Kepler-19b تغییرات زمان عبور را با دامنه ۵ دقیقه و مدت زمان حدود ۳۰۰ روز نشان می‌دهد، که نشان‌دهندهٔ وجود سیارهٔ دوم است، Kepler-19c، که دارای یک دوره است که یک مضربی تقریباً منطقی از دوره سیاره عبوری.[۷][۸]

در سال ۲۰۱۰، پژوهشگران سیارهٔ دومی را پیشنهاد کردند که بر اساس تغییرات زمان عبور، به دور WASP-3 می‌چرخد،[۹][۱۰] اما این پیشنهاد در سال ۲۰۱۲ برچیده شد.[۱۱]

تغییر زمان عبور برای اولین بار به‌طور متقاعدکننده‌ای برای سیارات Kepler-9b و Kepler-9c مشاهده شد[۱۲] و تا سال ۲۰۱۲ به دلیل تأیید اکتشافات سیاره فراخورشیدی محبوبیت یافت.[۱۳]

همچنین می‌توان از TTV برای اندازه‌گیری غیرمستقیم جرم سیارات فراخورشیدی در سیستم‌های فشرده، چند سیاره‌ای و / یا سیستمی که سیاره‌های آنها در زنجیرهٔ تشدید هستند، استفاده کرد. با انجام یک سری ادغام n-بدن تحلیلی (TTVFaster[۱۴])) و عددی (TTVFast [15] و عطارد[۱۵]) یک سیستم شش سیاره‌ای که از نظر جاذبه با هم هم سطح هستند، تخمین جرم اولیه برای شش درون سیارات TRAPPIST-1، همراه با خارج از مرکز بودن مداری، مشخص شدند.[۱۶]) n-body integrations of a system of six gravitationally interacting, co-planar planets, the initial mass estimates for the six inner planets of TRAPPIST-1, along with their orbital eccentricities, were determined.[۱۷]

منابع ویرایش

  1. "The Transit Timing Variation (TTV) Planet-finding Technique Begins to Flower". Archived from the original on 25 September 2021. Retrieved 1 July 2021.
  2. Steffen, Jason H.; Fabrycky, Daniel C.; Agol, Eric; Ford, Eric B.; Morehead, Robert C.; Cochran, William D.; Lissauer, Jack J.; Adams, Elisabeth R.; Borucki, William J.; Bryson, Steve; Caldwell, Douglas A.; Dupree, Andrea; Jenkins, Jon M.; Robertson, Paul; Rowe, Jason F.; Seader, Shawn; Thompson, Susan; Twicken, Joseph D. (2013). "Transit timing observations from Kepler – VII. Confirmation of 27 planets in 13 multiplanet systems via transit timing variations and orbital stability". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 428 (2): 1077–1087. arXiv:1208.3499. Bibcode:2013MNRAS.428.1077S. doi:10.1093/mnras/sts090. S2CID 14676852.
  3. Xie, Ji-Wei (2013). "Transit Timing Variation of Near-Resonance Planetary Pairs: Confirmation of 12 Multiple-Planet Systems". The Astrophysical Journal Supplement Series. 208 (2): 22. arXiv:1208.3312. Bibcode:2013ApJS..208...22X. doi:10.1088/0067-0049/208/2/22. S2CID 17160267.
  4. Miralda-Escude (2001). "Orbital perturbations on transiting planets: A possible method to measure stellar quadrupoles and to detect Earth-mass planets". The Astrophysical Journal. 564 (2): 1019–1023. arXiv:astro-ph/0104034. Bibcode:2002ApJ...564.1019M. doi:10.1086/324279. S2CID 7536842.
  5. Holman; Murray (2005). "The Use of Transit Timing to Detect Extrasolar Planets with Masses as Small as Earth". Science. 307 (1291): 1288–91. arXiv:astro-ph/0412028. Bibcode:2005Sci...307.1288H. doi:10.1126/science.1107822. PMID 15731449. S2CID 41861725.
  6. Agol; Sari; Steffen; Clarkson (2005). "On detecting terrestrial planets with timing of giant planet transits". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 359 (2): 567–579. arXiv:astro-ph/0412032. Bibcode:2005MNRAS.359..567A. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.08922.x. S2CID 16196696.
  7. Planet found tugging on transits بایگانی‌شده در ۲۰۱۰-۰۷-۱۳ توسط Wayback Machine, Astronomy Now, 9 July 2010
  8. Maciejewski, G.; Dimitrov, D.; Neuhäuser, R.; Niedzielski, A.; Raetz, S.; Ginski, C.; Adam, C.; Marka, C.; Moualla, M.; Mugrauer, M. (2010), "Transit timing variation in exoplanet WASP-3b", MNRAS, 407 (4): 2625, arXiv:1006.1348, Bibcode:2010MNRAS.407.2625M, doi:10.1111/j.1365-2966.2010.17099.x
  9. Planet found tugging on transits بایگانی‌شده در ۲۰۱۰-۰۷-۱۳ توسط Wayback Machine, Astronomy Now, 9 July 2010
  10. Maciejewski, G.; Dimitrov, D.; Neuhäuser, R.; Niedzielski, A.; Raetz, S.; Ginski, C.; Adam, C.; Marka, C.; Moualla, M.; Mugrauer, M. (2010), "Transit timing variation in exoplanet WASP-3b", MNRAS, 407 (4): 2625, arXiv:1006.1348, Bibcode:2010MNRAS.407.2625M, doi:10.1111/j.1365-2966.2010.17099.x
  11. M Montalto; et al. (Nov 2, 2012). "A new analysis of the WASP-3 system: no evidence for an additional companion". MNRAS. 427 (4): 2757–2771. arXiv:1211.0218. Bibcode:2012MNRAS.427.2757M. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21926.x. S2CID 59381004.
  12. Harrington, J.D. (26 August 2010). "NASA's Kepler Mission Discovers Two Planets Transiting Same Star". nasa.gov. Archived from the original on 27 May 2016. Retrieved 4 September 2018.
  13. Johnson, Michele (26 January 2012). "NASA's Kepler Announces 11 Planetary Systems Hosting 26 Planets". nasa.gov. Archived from the original on 11 March 2016. Retrieved 4 September 2018.
  14. Agol, E.; Deck, K. (2016), "Transit Timing to First Order in Eccentricity", Astrophysical Journal, 818 (2): 177, arXiv:1509.01623, Bibcode:2016ApJ...818..177A, doi:10.3847/0004-637X/818/2/177, S2CID 38941103
  15. Deck, K. M.; Agol, E.; Holman, M. J.; Nesvorný, D. (2014), "TTVFast: An Efficient and Accurate Code for Transit Timing Inversion Problems", Astrophysical Journal, 787 (2): 132, arXiv:1403.1895, Bibcode:2014ApJ...787..132D, doi:10.1088/0004-637X/787/2/132, S2CID 53965722
  16. Chambers, J. E. (1999), "A hybrid symplectic integrator that permits close encounters between massive bodies", MNRAS, 304 (4): 793–799, Bibcode:1999MNRAS.304..793C, CiteSeerX 10.1.1.25.3257, doi:10.1046/j.1365-8711.1999.02379.x
  17. Gillon, M.; Triaud, A. H. M. J.; Demory, B. -O.; Jehin, E.; Agol, E.; Deck, K. M.; Lederer, S. M.; de, Wit J.; Burdanov, A.; Ingalls, J. G.; Bolmont, E.; Leconte, J.; Raymond, S. N.; Selsis, F.; Turbet, M.; Barkaoui, K.; Burgasser, A.; Burleigh, M. R.; Carey, S. J.; Chaushev, A.; Copperwheat, C. M.; Delrez, L.; Fernandes, C. S.; Holdsworth, D. L.; Kotze, E. J.; Van, Grootel V.; Almleaky, Y.; Benkhaldoun, Z.; Magain, P.; Queloz, D. (2017), "Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1", Nature, 542 (7642): 456–460, arXiv:1703.01424, Bibcode:2017Natur.542..456G, doi:10.1038/nature21360, PMC 5330437, PMID 28230125