Mokslininkai, dirbantys su Keplerio misijos duomenimis, atrado papildomus 18 Žemės dydžio pasaulių. Komanda naudojo naujesnį, griežtesnį metodą, skirtą surinkti duomenis, kad rastų šias planetas. Tarp 18 yra mažiausia kada nors rasta egzoplaneta.
Keplerio misija buvo labai sėkminga ir dabar mes žinome apie daugiau nei 4000 egzoplanetų tolimose saulės sistemose. Tačiau Kepler duomenyse yra suprantama atrankos klaida: erdvėlaiviui buvo lengviau rasti dideles, o ne mažas. Daugelis Keplerio egzoplanetų yra didžiuliai pasauliai, savo dydžiu artimi dujų milžinams Jupiteriui ir Saturnui.
Nesunku suprasti, kodėl taip yra. Akivaizdu, kad didesnius objektus lengviau rasti nei mažesnius. Tačiau mokslininkų komanda Vokietijoje sukūrė būdą, kaip surinkti Keplerio duomenis, ir jie rado 18 mažų planetų, kurių dydis yra Žemė. Tai reikšminga.
„Mūsų naujas algoritmas padeda susidaryti realistiškesnį egzoplanetų populiacijos kosmose vaizdą.“
Michaelas Hippke'as, Sonnebergo observatorija.
Jei nesate susipažinę su planetų medžioklės būdais, o būtent su „Kepler“ erdvėlaiviu, planetų paieškai jis naudojo vadinamąjį „tranzito metodą“. Kiekvieną kartą, kai planeta eina priešais savo žvaigždę, tai vadinama tranzitu. Kepleris buvo tiksliai sureguliuotas, kad aptiktų žvaigždės šviesos kritimą, kurį sukėlė egzoplanetos tranzitas.
Žvaigždžių šviesos kritimas yra mažas ir labai sunkiai pastebimas. Bet Kepleris buvo pastatytas tam tikslui. Erdvėlaivis „Kepler“ kartu su stebėjimais su kitais teleskopais taip pat galėtų nustatyti planetos dydį ir netgi sužinoti apie planetos tankį ir kitas savybes.
Mokslininkai griežtai įtarė, kad Keplerio duomenys nebuvo tipiški egzoplanetų populiacijai dėl atrankos šališkumo. Viskas priklauso nuo to, kaip Kepleris naudoja tranzito metodą egzoplanetoms surasti.
Kadangi Kepleris ištyrė daugiau nei 200 000 žvaigždžių, kad aptiktų artimųjų egzoplanetų pasklidimus žvaigždžių šviesoje, didžiąją dalį Keplerio duomenų analizės turėjo atlikti kompiuteriai. (Pasaulyje nepakanka nuskurdintų astronomijos klasių studentų, kad galėtų atlikti darbus.) Taigi mokslininkai rėmėsi algoritmais, kad galėtų sujungti Keplerio duomenis tranzitui.
„Standartiniai paieškos algoritmai bando nustatyti staigius ryškumo kritimus“, - aiškina dr. René Heller iš MPS, pirmasis šių leidinių autorius. „Tačiau iš tikrųjų žvaigždžių diskas krašte atrodo šiek tiek tamsesnis nei centre. Kai planeta juda priešais žvaigždę, ji iš pradžių blokuoja mažiau žvaigždžių nei viduryje tranzito. Žvaigždė maksimaliai pritemsta tranzito centre, prieš pat tuo metu, kai žvaigždė pamažu vėl tampa ryškesnė “, - aiškina jis.
Štai kur egzoplanetų aptikimas tampa sudėtingas. Didesnė planeta ne tik sukelia didesnį ryškumo sumažėjimą nei mažesnių, bet ir žvaigždės ryškumas natūraliai kinta, todėl mažesnes planetas dar sunkiau aptikti.
Hellerio ir astronomų komandos triukas buvo sukurti kitokį ar galbūt „protingesnį“ algoritmą, kuriame būtų atsižvelgiama į žvaigždės šviesos kreivę. Tokiam stebėtojui kaip Kepleris žvaigždės vidurys yra ryškiausias, o didelės planetos sukelia labai aiškų, greitą šviesos pritemdymą. O ką jau kalbėti apie žvaigždės kraštą ar galūnę. Ar galėjo būti, kad mažesnėje planetoje tranzitai nebuvo pastebėti toje pritemdytoje šviesoje?
Tobulindama paieškos algoritmo jautrumą, komanda sugebėjo atsakyti į šį klausimą įtikinamai „taip“.
„Daugelyje mūsų tyrinėtų planetų sistemų naujosios planetos yra mažiausios“.
Kai Rodenbeck, Getingeno universitetas, MPS.
„Mūsų naujas algoritmas padeda susidaryti realistiškesnį egzoplanetų populiacijos kosmose vaizdą“, - apibendrina Michaelis Hippke iš Sonnebergo observatorijos. „Šis metodas yra reikšmingas žingsnis į priekį, ypač ieškant panašių į Žemę planetų.“
Rezultatas? „Daugelyje planetų sistemų, kurias mes tyrėme, naujos planetos yra mažiausios“, - teigė bendraautorius Kai Rodenbeck iš Getingeno universiteto ir Maxo Plancko Saulės sistemos tyrimų instituto. Jie ne tik rado dar 18 Žemės dydžio planetų, bet ir rado mažiausią iki šiol egzoplanetą, tik 69% Žemės dydžio. O didžiausia iš 18 yra vos dvigubai didesnė už Žemę. Tai smarkiai prieštarauja daugumai Keplerio rastų egzoplanetų, kurių dydis yra Jupiteris ir Saturnas.
Šios naujos planetos ne tik mažos, bet ir yra arčiau savo žvaigždžių nei anksčiau atrastos broliai ir seserys. Naujasis algoritmas ne tik suteikia tikslesnį egzoplanetų populiacijų vaizdą pagal dydį, bet ir suteikia mums aiškesnį jų orbitų vaizdą.
Dėl artumo žvaigždėms dauguma šių planetų yra skorbtoriai, kurių paviršiaus temperatūra viršija 100 Celsijaus, o kai kurių viršija 1000 Celsijaus. Tačiau yra viena išimtis: viena iš jų skrieja aplink raudonąją nykštukinę žvaigždę ir, atrodo, yra gyvenamojoje zonoje, kur gali išlikti skystas vanduo.
„Kepler“ duomenyse gali būti paslėpta daugiau mažesnių egzoplanetų. Kol kas Helleris ir jo komanda savo naująją techniką naudojo tik kai kurioms Keplerio apžiūrėtoms žvaigždėms. Jie sutelkė dėmesį į šiek tiek daugiau nei 500 Keplerio žvaigždžių, kurios jau buvo žinomos kaip egzoplanetų šeimininkai. Ką jie suras, apžiūrėję kitas 200 000 žvaigždžių?
Tai yra mokslinis faktas, kad kiekvienas kažko matavimo metodas turi būdingą mėginių ėmimo paklaidą. Tai yra vienas iš apribojimų atliekant bet kokius mokslinius tyrimus. Šį naują egzoplanetos algoritmą remianti komanda visiškai pripažįsta, kad jų metodas taip pat gali apimti atrankos šališkumą.
Mažesnės planetos, esančios tolimesnėse orbitose, gali turėti labai ilgus orbitos periodus. Mūsų Saulės sistemoje Plutonas užtrunka 248 metus, kol įvykdys vieną orbitą aplink Saulę. Norint aptikti tokią planetą, gali prireikti iki 248 metų stebėjimo, kol aptinkame tranzitą.
Nepaisant to, jie planuoja, kad likusiuose Keplerio duomenyse ras daugiau nei 100 kitų Žemės dydžio egzoplanetų. Tai yra nemažai, tačiau tai gali būti kuklus įvertinimas, atsižvelgiant į tai, kad Keplerio duomenys apima daugiau nei 200 000 žvaigždžių.
Naujojo paieškos algoritmo pranašumas apims ne tik „Kepler“ duomenis. Pasak MPS generalinio direktoriaus prof. Dr. Laurent Gizon, būsimos planetos medžioklės misijos taip pat gali ja naudotis, kad patikslintų savo rezultatus. „Šis naujas metodas taip pat yra ypač naudingas ruošiantis artėjančiai PLATO (PLAnetary Transit and Ocillations of stars) misijai, kurią 2026 m. Pradės Europos kosmoso agentūra“, - sakė prof. Gizon.
Komanda paskelbė savo rezultatus žurnale „Astronomy and Astrophysics“. Jų darbas pavadintas „Mažiausių kvadratų apklausa. II. „K2“ atrado ir patvirtino 17 naujų požeminių ar superžemiškų planetų daugia planetų sistemose. “
