 |
Planet formation caught in the act
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
128360 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Marton, Gábor |
| Title in Hungarian |
Bolygókeletkezés élőben |
| Title in English |
Planet formation caught in the act |
| Keywords in Hungarian |
fiatal csillagok, bolygókeletkezés, protoplanetáris korong, adatbányászat, gépi tanulás, gaia, légyszem |
| Keywords in English |
young stars, planet formation, protoplanetary disk, data mining, machine learning, gaia, fly's eye |
| Discipline |
| Astronomy (Council of Physical Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Astrophysics |
|
| Panel |
Physics 1 |
| Department or equivalent |
Konkoly Thege Miklós Astronomical Institute (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences) |
| Starting date |
2018-09-01 |
| Closing date |
2020-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
10.538 |
| FTE (full time equivalent) |
1.07 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Elsődleges célunk, hogy olyan modern módszereket dolgozzunk ki, amelyekkel hatékonyan és megbízhatóan azonosíthatjuk a hirtelen fényváltozást mutató fiatal csillagokat abban az óriási mennyiségű idősorban, amelyek olyan jelenlegi és jövőbeli műszerekből érkeznek, mint a Gaia, az ASAS, vagy az LSST. Már meglévő adatok segítségével tanítómintákat állítunk elő. Az algoritmusok ezen minták alapján a sokdimenziós térben hiperfelületeket azonosítanak, melyek mentén az egyes objektumtípusok (fiatal, fősorozati és elfejlődött csillagok, extragalaktikus források) a legjobban szétválaszthatók.
A fiatal csillagok váratlan felfénylései (forró foltok, melyeket a protoplanetáris korongból behulló anyag okoz, FUor/EXor típusú jelenségek az időskálától és a változás amplitúdójától függően), vagy elhalványulásai (a korong inhomogén anyageloszlása által okozott extinkció) alapján következtetéseket vonhatunk le a korongok dinamikájára vonatkozóan.
A tudományos cél, hogy 1) növeljem az olyan ismert fiatal csillagok számát, amelyeket folyamatosan megfigyelnek a jelenlegi és jövőbeli távcsövek, 2) továbbfejlesszem a módszereket, amelyekkel kiszűrhetők a hirtelen fényességváltozások, 3) a Magyarországon rendelkezésre álló (valamint lehetőség szerint külföldi) csillagászati infrastruktúra segítségével újabb adatokat gyűjtsek, 4) statisztikus állításokat tegyek arra vonatkozóan, hogy a fiatal csillagok körében mennyire gyakori a FUor/EXor jelenség, valamint hogy milyen dinamikai folyamatok játszódhatnak le a fiatal csillagok körül található protoplanetáris korongban.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Mi volt a különleges a Nap születési körülményeiben, vagy a fejlődésének kezdetei szakaszaiban, ami meghatározta naprendszerünk végső formáját, mi különböztette meg más bolygórendszerektől? Hogyan, és milyen időskálán épült fel a Nap, mennyi gáz és por állt rendelkezésre a bolygókeletkezéshez? Mennyire gyorsan oszlatja el a nagyenergiájú sugárzás a fiatal csillagok korongjából a gáz komponenst, és vet véget a nagybolygók keletkezésének? Az eruptív események döntően befolyásolják a bolygókeletkezés folyamatát, és a központi csillag korai fejlődését, de ritkán lehet őket megfigyelni. A fénygörbék alakja a részletes bolygókeletkezési modellekkel együtt felfedhetik a korongok fizikáját és struktúráját, elárulják, ha az akkréció hirtelen megugrik, vagy lecsökken a mértéke, valamint megmutatják a korongban található sűrűség-inhomogenitások eloszlását. A kutatási tervem fő célja, hogy jelentős mértékben növeljük azon fiatal csillagok számát, amelyek valamilyen hirtelen fényességváltozáson mennek keresztül, és ezekről további adatokat gyűjtsünk.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Jelen kutatási terv az első, amely modern adatbányászati és gépi tanulásra épüló módszereket használna annak érdekében, hogy nagyszámú fiatal csillagot azonosítsunk csillagászati idősorokban. Az általunk létrehozott munkafolyamatok elsőként használnák a hazai Légyszem kamerát, amelyet a Lendület Légyszem kutatócsoport fejlesztett. Emellett a már jelenleg is futó nemzetközi projektek (ASAS, PTF, Pan-STARRS) adatai felhasználásával olyan alkalmazásokat fejlesztenénk, amelyekkel a Gaia és az LSST által előállított óriási mennyiségű adat is vizsgálhatóvá válik. Az értesítési rendszerek hatékonyabbá tétele elengedhetetlen ahhoz, hogy a fiatal csillagok hirtelen fényváltozásait időben észrevegyük. A megfelelő pillanatokban gyűjtött részletes adatok óriási segítséget nyújtanának ahhoz, hogy a bolygóképződés fizikáját jobban megértsük.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Egy tiszta éjszakán, egy olyan helyről, ahol alacsony a fényszennyezés, láthatjuk, hogy az égbolt tele van csillagokkal. Télen felismerhető az elmosódott Orion-köd, melyben - kozmikus időskálán mérve - tegnap születtek új csillagok, nem sokkal az első emberek után. Nem messze tőle látható a Plejádok csillaghalmaz, aminek a kialakulása idején még dinoszauruszok járták a Földet. Ez csak két példa, ahol fiatal csillagok és bolygórendszerek születnek, magukban hordozva a lehetőséget, hogy olyan Föld-szerű bolygók szülessenek, amelyeken kialakulhat az élet.
A csillag- és bolygókeletkezés akár néhány millió évig is eltarthat, ezért lehetetlen a folyamatot a kezdetektől a végéig nyomon követni, csak pillanatképeket tudunk gyűjteni. Mégis, a megfelelő időben készített pillanatképek fontos információkat hordoznak a protoplanetáris korongok dinamikai és kémiai evolúciójáról. Minél több ilyen képünk van, annál többet tudunk meg a fiatal csillagok váratlan fényességváltozásainak köszönhetően, melyeket olyan dinamikai folyamatok okozzák, amik nem csak a korongok kémiai fejlődésére vannak hatással, hanem a végül kialakuló bolygók helyére és tömegére is.
A kutatás célja, hogy hatékonyabban tudjam azonosítani azokat a fiatal csillagokat, amelyek éppen valamilyen hirtelen fényességváltozáson mennek keresztül, ezekről új és részletes adatokat gyűjtsek, az adatok alapján pedig statisztikus állításokat tegyek arra vonatkozóan, hogy a fiatal csillagok körében mennyire gyakoriak az említett fényváltozások, valamint hogy milyen folyamatok alakítják a bolygókeletkezést, a vizsgált rendszerek miben hasonlíthatnak és miben különbözhetnek a Naprendszer kezdeti állapotától.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Our primary goal is to work out methods that are efficient and reliable enough to identify the young stellar objects (YSOs) in the huge amount of time series data collected by present and future observing facilities, like Gaia, ASAS and LSST. Based on known YSOs we can create templates that will serve as training sets for machine learning algorithms. Using these training sets the algorithms identify hyperplanes in the multidimensional data, that can separate the different object types with high confidentiality.
With the sudden brightening (hot spots caused by infalling material, FUor/EXor type phenomena depending on the timescale and variation amplitude) or dimming (extinction of the inhomogeneous disk material) of the systems we can draw conclusions concerning the disk dynamics.
The scientific goal is to (1) develop/improve algorithms to identify young stars, classify their variability types, perform statistical analysis of the variability parameters and connect the results to physics of the disk; (2) discover transient events in large photometric surveys, including Hungarian (Fly’s Eye) and international (Pan-STARRS, Gaia) projects, determine general incidence of YSO eruptions; and (3) perform follow-up observations of the discovered transient events (GINOP), (4) process the new data and perform statistical analysis of the variability of young stars, connect the results to disk properties, determine FUor/EXor incidence.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
What was it about the Sun’s birth environment or its star formation process that determined the final properties of our solar system vs. that of other planetary systems? How and on what timescale did the solar mass build up, and how much gas and dust were left over for planet formation? How rapidly did the high-energy radiation of young stars disperse their gas disks, ending the phase of major planet formation? Eruptive events have a major impact on planet formation, and the early evolution of the central star, but they are rarely observed. The light curve shapes with detailed disk models can unfold the physics and structure of the disks and tell if there was a drop or increase of the accretion rate, also how the density inhomogeneities are distributed in the disks. My research plan aims to develop methods that allows us to significantly increase the number of young stars being observed during different phases of sudden brightness variations.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
This is the first scientific proposal that plans to use modern data mining techniques and machine learning algorithms in order to identify a large number of YSOs in time series data. The workflows developed by us would be the first applications for the domestic Fly's Eye camera, developed by the Fly's Eye Momentum grant. Also, with the help of data acquired by already running international projects (ASAS, PTF, Pan-STARRS) we would develop applications that could be used to analyse the huge amount of data, will be produced by the Gaia space telescope and the LSST in the near future. Development of the alert systems is essential to catch the unexpected light variations of young stars. The detailed data, collected at the right moment, would mean a huge help in our understanding of the physics of planet formation.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
On a clear night, from a location with low light pollution we can see that the sky is full of stars. In the winter a sharp eye can recognise the fuzzy Orion Nebula with its nursery of stars born "yesterday" in cosmic time - not long after the first humans walked. Close to it one can see the Pleiades star cluster - formed when dinosaurs still roamed Earth. These are just two examples where young stars and their planetary systems are being formed with the possibility of hosting Earth-like planets that can harbour life.
The star and planet formation lasts from several hundreds of thousands up to a few million years, therefore we cannot follow the process from the beginning to the end, only snapshots can be collected. Still, these snapshots provide important information regarding the dynamical and chemical evolution of the protoplanetary disks if they are made in the right time. The more snapshots we can collect the more information we can infer from the unexpected light variations of the young stars, caused by dynamical processes that affect not just the chemistry of the disk, but the mass and location of the resulting planets as well.
The aim of the research project is to efficiently identify those young stars showing sudden brightness changes, to collect new, detailed data on these events, and to make statistical statements regarding the frequency of the mentioned phenomena and their impact on planet formation, and ultimately to learn what are the differences between the analysed systems and the early Solar System.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Marton, G.; Ábrahám, P.; Szegedi-Elek, E.; Varga, J.; Kun, M.; Kóspál, Á.; Varga-Verebélyi, E.; Hodgkin, S.; Szabados, L.; Beck, R.; Kiss, Cs: Identification of Young Stellar Object candidates in the Gaia DR2 x AllWISE catalogue with machine learning methods, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 487, Issue 2, p.2522-2537, 2019 | | Szegedi-Elek, E.; Ábrahám, P.; Wyrzykowski, L.; Kun, M.; Kóspál, A.; Chen, L.; Marton, G.; Moór, A.; Kiss, Cs.; Pál, A.; Szabados, L.; Varga, J.; Varga-Verebélyi, E.; Andreas, C.; Bachelet, E.; Bischoff, R.; Bódi, A.; Breedt, E.; Burgaz, U.; Butterley, T. Čepas, V.; Damljanovic, G.; Gezer, I.; Godunova, V.; Gromadzki, M.; Gurgul, A.; Hardy, L.; Hildebrandt, F.; Hoffmann, S.; Hundertmark, M.; Ihanec, N.; Janulis, R.; Kalup, Cs.; Kaczmarek, Z.; Könyves-Tóth, R.; Krezinger, M.; Kruszyńska, K.; Littlefair, S.; Maskoliūnas, M.; Mészáros, L.; Mikołajczyk, P.; Mugrauer, M.; Netzel, H.; Ordasi, A.; Pakštienė, E.; Rybicki, K. A.; Sárneczky, K.; Seli, B.; Simon, A.; Šiškauskaitė, K.; Sódor, Á.; Sokolovsky, K. V.; Stenglein, W.; Street, R.; Szakáts, R.; Tomasella, L.; Tsapras, Y.; Vida, K.; Zdanavičius, J.; Zieliński, M.; Zieliński, P.; Ziółkowska, O.: Gaia 18dvy: a new FUor in the Cygnus OB3 association, Astrophysical Journal, 2020 | | Szklenár, T.; Bódi, A.; Tarczay-Nehéz, D.; Vida, K.; Marton, G.; Mező, Gy.; Forró, A.; Szabó, R.: Image-based Classification of Variable Stars: First Results from Optical Gravitational Lensing Experiment Data, The Astrophysical Journal Letters, 2020 | | Nagy, Zsófia; Szegedi-Elek, Elza; Ábrahám, Péter; Kóspál, Ágnes; Bódi, Attila; Bouvier, Jérôme; Kun, Mária; Moór, Attila; Cseh, Borbála; Farkas-Takács, Anikó; Hanyecz, Ottó; Hodgkin, Simon; Ignácz, Bernadett; Kiss, Csaba; Könyves-Tóth, Réka; Kriskovics, Levente; Marton, Gábor; Mészáros, László; Ordasi, András; Pál, András Sarkis, Paula; Sárneczky, Krisztián; Sódor, Ádám; Szabados, László; Szabó, Zsófia Marianna; Szakáts, Róbert; Tarczay-Nehéz, Dóra; Vida, Krisztián; Zsidi, Gabriella: Dipper-like variability of the Gaia alerted young star V555 Ori, MNRAS, 504, 185, 2021 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
