През последните тридесет години хиляди извън слънчеви планети бяха открити извън нашата Слънчева система. В по-голямата си част те са били открити от Кеплер Космически телескоп използвайки техника, наречена Транзитна фотометрия. За този метод астрономите измерват периодични спадове в яркостта на звездата - които са резултат от преминаването на планетите пред тях спрямо наблюдател - за да потвърдят наличието на планети.
Благодарение на нови изследователски усилия, проведени от екип от професионални и любители астрономи, наскоро беше открито нещо много по-малко от планетите в орбита на далечна звезда. Според ново проучване, публикувано от изследователския екип, шест екзокомети са били наблюдавани около орбита около KIC 3542116, звезда от спектрален тип F2V, разположена на 800 светлинни години от Земята. Тези комети са най-малките досега обекти, откриващи метода на Транзитната фотометрия.
Изследването, което подробно описва техните открития, озаглавено „Вероятно транзитиращи екзокомети, открити от Kepler“, наскоро се появи в Месечни известия на Кралския астрономически общество, Воден от Саул Рапапорт от Института за астрофизика и космически изследвания на MIT, екипът се състоеше от астрономи-аматьори, членове на Харвардско-Смитсонския център за астрофизика (CfA), Тексаския университет, Североизточния университет и изследователския център на Еймс на НАСА.
Това е първият път, когато Транзитната фотометрия е използвана за откриване на обекти, малки като комети. Тези комети бяха топки от лед и прах - сравними по размер с кометата на Халей - за които беше установено, че пътуват със скорост от около 160 934 км / ч (100 000 мили / ч), преди да се изпарят. Изследователите успяха да ги засекат, като избират опашките им, облаците прах и газ, които се образуват, когато кометите се приближат до звездата им и започнат да сублимират.
Това не беше лесна задача, тъй като опашките успяха да затъмнят само около една десета от 1% от светлината на звездата. Както Саул Рапапорт, който е и преподавателят по физика в Института за астрофизика и космически изследвания в Кавли, обясни в съобщение на MIT:
„Удивително е, че нещо с няколко порядъка по-малко от Земята може да бъде открито само поради факта, че излъчва много отломки. Доста впечатляващо е да виждаме нещо толкова малко, толкова далеч. "
Заслугата за първоначалното откриване е на Томас Джейкъбс, астроном любител, който живее в Белвю, щата Вашингтон и е член на „Ловци на планети“. Този граждански учен проект е създаден за първи път от Йейлския университет и се състои от астрономи-аматьори, посветили времето си за търсене на екзопланети. Членовете получават достъп до данни от Космически телескоп Kepler с надеждата, че ще забележат неща, които компютърните алгоритми могат да пропуснат.
Още през януари Джейкъбс започна да сканира четири години данни, получени по време на КеплерОсновната мисия. По време на тази фаза, продължила от 2009 г. до 2013 г., Кеплер сканира над 200 000 звезди и извърши измервания на техните светлинни криви. След пет месеца пресяване на данните (на 18 март), той забеляза няколко любопитни светлинни модели на фона на шума, идващ от KIC 3542116. Както каза Джейкъбс:
„Търсенето на обекти от интерес за данните на Kepler изисква търпение, постоянство и постоянство. За мен това е форма на търсене на съкровища, знаейки, че има интересно събитие, което чака да бъде открито. Всичко е за изследване и за лов, където малцина са пътували преди това. "
По-конкретно, Джейкъбс търсеше признаци на единични транзити, които не са като тези, които са причинени от планети, които обикалят около звезда (т.е. периодично). Докато гледаше KIC 3542116, той забеляза три единични транзита, а след това алармира Rappaport и Andrew Vanderburg, като астрофизик в Тексаския университет и член на CfA. В миналото Джейкъбс работеше с двамата мъже и искаше тяхното мнение по тези открития.
Както припомни Rapport, процесът на интерпретиране на данните беше предизвикателен, но полезен. Първоначално те отбелязаха, че светлинните потоци не приличат на тези, причинени от планетарни транзити, които се характеризират с рязко и рязко падане на светлината, последвано от рязко покачване. След време Рапорт отбеляза, че асиметрията в трите светлинни потока прилича на тези на разпадащи се планети, които те са наблюдавали и преди.
„Ние седяхме на това един месец, защото не знаехме какво е - транзитите на планетата не изглеждат така“, каза Рапапорт. „Тогава ми хрумна, че„ Хей, те изглеждат като нещо, което сме виждали преди “... Мислехме си, че единственият вид тяло, което може да направи същото и да не се повтаря, е този, който вероятно в крайна сметка бива унищожен. Единственото, което отговаря на сметката и има достатъчно малка маса, за да бъде унищожено, е кометата. "
Въз основа на техните изчисления, които показват, че всяка комета блокира около една десета от 1% от светлината на звездата, изследователският екип стигна до заключението, че кометата вероятно се е разпаднала изцяло, създавайки прашна следа, достатъчна за блокиране на светлината в продължение на няколко месеца преди изчезна. След провеждането на допълнителни наблюдения те отбелязаха още три транзита за същия период от време, които бяха подобни на забелязаните от Джейкъбс.
Фактът, че изглежда, че тези шест екзокомети са преминали много близо до своята звезда през последните четири години, предизвиква интересни въпроси и отговорът им може да има драстични последици за извън слънчевите изследвания. Това също може да подобри нашето разбиране за нашата собствена Слънчева система. Както Вандербург обясни:
„Защо има толкова много комети във вътрешните части на тези слънчеви системи? Това ли е екстремна епоха на бомбардировките в тези системи? Това беше наистина важна част от формирането на нашата собствена слънчева система и може да е донесло вода на Земята. Може би изучаването на екзокомети и да разберем защо са открити около този тип звезда ... би могло да ни даде представа за това как се случва бомбардировката в други слънчеви системи. "
Между 4.1 и 3.8 милиарда години Слънчевата система също преживя период на интензивна кометна дейност, известна като Късно тежко бомбардиране. През това време се смята, че астероидите и кометите редовно въздействат на тела във вътрешната Слънчева система. Интересното е, че този период на тежки бомбардировки се смята за това, което е отговорно за разпределението на водата на Земята и другите земни планети.
Както беше отбелязано, KIC 3542116 принадлежи към спектралния тип F2V, жълто-бял клас звезди, който обикновено е 1 до 1,4 пъти по-масивен от нашето Слънце и доста ярък. Тъй като е сравнима по размер и маса с нашето Слънце, възможно е периодът на бомбардировките, който преживява, да е подобен на този, през който е преминала Слънчевата система. Следователно наблюдението му да се разгръща може да ни каже много за това как подобна дейност повлия на еволюцията на нашата Слънчева система преди милиарди години.
В допълнение към значението на изследването за изучаването на астрофизиката и астрономията, то показва и важната роля, която гражданите учени играят днес. Ако не беше неуморната работа, извършена от Джейкъбс, който пресява данни на Кеплер между работата си през деня и през почивните дни, това откритие нямаше да е възможно.
„Бих могъл да посоча 10 вида неща, които тези хора са открили в данните на Kepler, които алгоритмите не могат да намерят, поради способността за разпознаване на образи в човешкото око“, каза Rappaport. „Сега можете да напишете компютърен алгоритъм, за да намерите този вид форма на комета. Но те бяха пропуснати при по-ранни търсения. Те бяха достатъчно дълбоки, но нямаха правилната форма, която беше програмирана в алгоритми. Мисля, че е честно да кажем, че това никога не би било намерено от нито един алгоритъм. "
В бъдеще изследователският екип очаква, че внедряването на транзитиращ сателитен изследователски екзопланет (TESS) - който ще бъде ръководен от MIT - ще продължи да провежда вида на изследванията, извършени от Kepler.
