Oamenii de știință care lucrează cu date din misiunea Kepler au descoperit încă 18 lumi de pe Pământ. Echipa a folosit o metodă mai nouă și mai strictă de comasare a datelor pentru a găsi aceste planete. Printre cei 18 este cel mai mic exoplanet găsit vreodată.
Misiunea Kepler a avut un mare succes și acum știm despre mai mult de 4.000 de exoplanete în sisteme solare îndepărtate. Dar există o eroare de eșantion înțeles în datele Kepler: pentru nava spațială a fost mai ușor să găsească planete mari decât pe mici. Majoritatea exoplanetelor Kepler sunt lumi enorme, apropiate ca mărime ale gigantilor gazului Jupiter și Saturn.
Este ușor să înțelegem de ce este așa. Evident, obiectele mai mari sunt mai ușor de găsit decât cele mai mici. Dar o echipă de oameni de știință din Germania au dezvoltat o modalitate de a cerceta datele lui Kepler și au găsit 18 planete mici care sunt cam de dimensiunea Pământului. Acest lucru este semnificativ.
„Noul nostru algoritm ajută la realizarea unei imagini mai realiste a populației exoplanetelor din spațiu.”
Michael Hippke, Observatorul Sonneberg.
În cazul în care nu sunteți familiarizat cu tehnicile de vânătoare a planetei și cu nava spațială Kepler în mod special, a folosit ceea ce se numește „metoda de tranzit” de a găsi planete. De fiecare dată când o planetă trece prin fața stelei, asta se numește tranzit. Kepler a fost reglat fin pentru a detecta scăderea luminii stelare cauzată de tranzitul unui exoplanet.
Scăderea luminii stelare este minusculă și foarte greu de detectat. Dar Kepler a fost construit în acest scop. Nava spațială Kepler, în combinație cu observațiile de urmărire cu alte telescoape, ar putea, de asemenea, să determine dimensiunea planetei și chiar să obțină o indicație a densității și a altor caracteristici ale planetei.
Oamenii de știință au bănuit cu tărie că datele Kepler nu erau reprezentative pentru populația de exoplanete din cauza prejudecății de eșantionare. Totul se rezumă la specificul modului în care Kepler folosește metoda de tranzit pentru a găsi exoplanete.
Deoarece Kepler a examinat peste 200.000 de stele pentru a detecta scufundările în lumina stelelor cauzate de tranzitul exoplanetelor, o mare parte din analiza datelor Kepler a trebuit să fie făcută de computere. (Nu există suficient de mulți studenți săraci în astronomie pentru a face munca.) Deci oamenii de știință s-au bazat pe algoritmi pentru a pieptena datele Kepler pentru tranzit.
„Algoritmii standard de căutare încearcă să identifice scăderi bruște de luminozitate”, explică dr. René Heller de la MPS, primul autor al publicațiilor actuale. „În realitate, însă, un disc stelar pare ceva mai închis la margine decât în centru. Atunci când o planetă se mișcă în fața unei stele, prin urmare, aceasta blochează inițial mai puțin lumina stelară decât la jumătatea timpului de tranzit. Întunecarea maximă a stelei apare în centrul tranzitului chiar înainte ca steaua să devină din nou treptat mai luminoasă ", explică el.
Iată că detectarea exoplanetelor devine dificilă. Nu numai că o planetă mai mare determină o scădere mai mare a luminozității decât o planetă mai mică, dar luminozitatea unei stele fluctuează, de asemenea, în mod natural, făcând planetele mai mici și mai greu de detectat.
Trucul pentru Heller și echipa de astronomi a fost să dezvolte un algoritm diferit sau poate „mai inteligent” care ține cont de curba de lumină a unei stele. Pentru un observator precum Kepler, mijlocul stelei este cel mai strălucitor, iar planetele mari provoacă o întunecare rapidă a luminii foarte distincte. Dar despre marginea sau membrul unei stele. A fost posibil ca tranzitele planetelor mai mici să nu fie detectate în acea lumină mai slabă?
Prin îmbunătățirea sensibilității algoritmului de căutare, echipa a putut să răspundă la această întrebare cu un „da” convingător.
„În majoritatea sistemelor planetare pe care le-am studiat, noile planete sunt cele mai mici.”
Kai Rodenbeck, Universitatea din Gottingen, MPS.
„Noul nostru algoritm ajută la realizarea unei imagini mai realiste a populației exoplanetelor în spațiu”, rezumă Michael Hippke, de la Observatorul Sonneberg. „Această metodă constituie un pas important înainte, în special în căutarea planetelor asemănătoare Pământului.”
Rezultatul? „În majoritatea sistemelor planetare pe care le-am studiat, noile planete sunt cele mai mici”, a declarat co-autorul Kai Rodenbeck de la Universitatea din Göttingen și Institutul Max Planck pentru Cercetarea Sistemului Solar. Nu numai că au găsit încă 18 planete de dimensiunea Pământului, dar au găsit încă cel mai mic exoplanet, doar 69% din dimensiunea Pământului. Iar cea mai mare dintre cei 18 este abia de două ori mai mare decât Pământul. Acest lucru este în contrast puternic cu majoritatea exoplanetelor găsite de Kepler, care se află în gama de mărimi a lui Jupiter și Saturn.
Nu numai că aceste noi planete sunt mici, dar sunt mai aproape de stelele lor decât frații lor descoperiți anterior. Prin urmare, noul algoritm nu ne oferă o imagine mai exactă a populației exoplanetelor în funcție de dimensiune, ci ne oferă o imagine mai clară a orbitelor lor.
Datorită apropierii lor de stele, cele mai multe dintre aceste planete sunt scorci cu temperaturi de suprafață care depășesc 100 Celsius, iar unele care depășesc 1.000 Celsius. Dar există o excepție: una dintre ele orbitează pe o stea pitică roșie și pare a fi în zona locuibilă, unde apa lichidă poate persista.
Este posibil să existe mai multe exoplanete mai mici ascunse în datele Kepler. Până acum, Heller și echipa sa au folosit doar noua lor tehnică pe unele dintre vedetele examinate de Kepler. S-au concentrat pe puțin peste 500 de stele Kepler care erau deja cunoscute ca gazdă exoplanetelor. Ce vor găsi dacă vor examina celelalte 200.000 de stele?
Este un fapt științific că fiecare metodă de măsurare a ceva are o prejudecată inerentă a eșantionării. Este una dintre constrângerile din orice studiu științific. Echipa din spatele acestui nou algoritm de exoplanet recunoaște pe deplin că metoda lor poate conține și o prejudecată de eșantionare.
Planetele mai mici de pe orbitele mai îndepărtate pot avea perioade orbitale foarte lungi. În sistemul nostru solar, Pluton are nevoie de 248 de ani pentru a finaliza o orbită în jurul Soarelui. Pentru a detecta o planetă de genul acesta, poate fi nevoie de până la 248 de ani de observație înainte de a detecta un tranzit.
Chiar și așa, ei proiectează că vor găsi peste 100 de alte exoplanete de dimensiunea Pământului în restul datelor Kepler. Acestea sunt destul de puține, dar ar putea fi o estimare modestă, având în vedere că datele Kepler acoperă peste 200.000 de stele.
Puterea noului algoritm de căutare se va extinde dincolo de datele Kepler. Potrivit prof. Dr. Laurent Gizon, director general la MPS, viitoarele misiuni de vânătoare de planete îl pot folosi și pentru a-și perfecționa rezultatele. „Această nouă metodă este, de asemenea, deosebit de utilă pentru a ne pregăti pentru viitoarea misiune PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of Stars), care va fi lansată în 2026 de Agenția Spațială Europeană”, a spus prof. Gizon.
Echipa și-a publicat rezultatele în revista Astronomy and Astrophysics. Lucrarea lor este intitulată „Sondaj de tranzit cu pătrate mai mici. II. Descoperire și validare a 17 noi planete sub-supra-terestre în sistemele multi-planete de la K2. "
