Учените, работещи с данни от мисията Кеплер, са открили още 18 свята с размер на Земята. Екипът използва по-нов, по-строг метод за комбиниране на данните, за да открие тези планети. Сред 18-те е най-малката екзопланета, открита някога.
Мисията на Kepler беше много успешна и сега знаем за повече от 4000 екзопланети в далечни слънчеви системи. Но има данни за грешка в извадката в данните на Kepler: за космическия кораб беше по-лесно да открие големи планети, отколкото малки. Повечето екзопланети Kepler са огромни светове, близки по размер до газовите гиганти Юпитер и Сатурн.
Лесно е да разбереш защо е така. Очевидно е, че по-големите обекти се намират по-лесно от по-малките. Но екип от учени в Германия са разработили начин да търсят данните на Кеплер и са открили 18 малки планети, които са приблизително размерите на Земята. Това е значително.
„Новият ни алгоритъм помага да се направи по-реалистична картина на популацията на екзопланети в космоса.“
Майкъл Хипке, обсерватория Сонеберг.
В случай, че не сте запознати с техниките за лов на планети и конкретно космическия кораб Kepler, той използваше наречения „метод на транзит“ за намиране на планети. Всеки път, когато една планета премине пред своята звезда, това се нарича транзит. Kepler беше прецизно настроен, за да открие спада на звездната светлина, причинен от транзита на екзопланета.
Спадът на звездната светлина е незначителен и много трудно откриваем. Но Кеплер е построен за целта. Космическият апарат Kepler, в комбинация с последващи наблюдения с други телескопи, също може да определи размера на планетата и дори да получи информация за плътността на планетата и други характеристики.
Учените силно подозираха, че данните на Kepler не са представителни за популацията на екзопланети поради пристрастията на вземане на проби. Всичко се свежда до спецификата на това как Kepler използва транзитния метод за намиране на екзопланети.
Тъй като Kepler изследва над 200 000 звезди, за да открие спадове на звездна светлина, причинени от транзит на екзопланети, голяма част от анализа на данните на Kepler трябваше да бъде направен от компютри. (В света няма достатъчно обеднели студенти по астрономия, за да свършат работата.) Така учените разчитаха на алгоритмите, за да комбинират данните на Кеплер за транзити.
„Стандартните алгоритми за търсене се опитват да идентифицират внезапни спадове на яркостта“, обяснява д-р Рене Хелър от MPS, първи автор на настоящите публикации. „В действителност обаче звездният диск изглежда малко по-тъмен в ръба, отколкото в центъра. Когато една планета се движи пред звезда, тя първоначално блокира по-малко звездна светлина, отколкото в средата на транзита. Максималното затъмняване на звездата се случва в центъра на транзита, точно преди звездата отново да стане постепенно ярка “, обяснява той.
Ето къде откриването на екзопланети става сложно. Не само, че по-голяма планета причинява по-голям спад на яркостта от по-малка планета, но яркостта на звездата естествено се колебае и прави по-трудни за откриване по-малки планети.
Номерът за Хелър и екипа от астрономи беше да разработят различен или може би „по-интелигентен“ алгоритъм, който да отчита светлинната крива на звезда. За наблюдател като Кеплер средата на звездата е най-ярката, а големите планети причиняват много отчетливо, бързо затъмняване на светлината. Но какво да кажем за ръба или крайника на звезда. Възможно ли е транзитите на по-малки планети да са били неоткрити в тази по-тъмна светлина?
Подобрявайки чувствителността на алгоритъма за търсене, екипът успя да отговори на този въпрос с убедително „да“.
"В повечето от планетарните системи, които проучихме, новите планети са най-малките."
Kai Rodenbeck, University of Gottingen, MPS.
„Новият ни алгоритъм помага да се направи по-реалистична картина на популацията на екзопланети в космоса“, обобщава Майкъл Хипке от обсерваторията Сонеберг. „Този метод представлява значителна стъпка напред, особено в търсенето на планети, подобни на Земята.“
Резултатът? „В повечето от планетарните системи, които изследвахме, новите планети са най-малките“, казва съавторът Кай Роденбек от Университета в Гьотинген и Института Макс Планк за изследване на слънчевата система. Те не само намериха допълнителни 18 планети с размер на Земята, но откриха и най-малката екзопланета досега, само 69% от размера на Земята. А най-големият от 18-те едва е два пъти по-голям от Земята. Това е в рязък контраст с повечето открити от Kepler екзопланети, които са в диапазона на размерите на Юпитер и Сатурн.
Тези нови планети не само са малки, но и са по-близо до своите звезди, отколкото предишните им открити братя и сестри. Така че не само новият алгоритъм ни дава по-точна картина на популациите на екзопланети по размер, но и дава по-ясна картина на техните орбити.
Поради близостта си до техните звезди, повечето от тези планети са плачевници с температура на повърхността над 100 Целзий, а някои над 1000 Целзий. Но има едно изключение: един от тях обикаля около звезда с червено джудже и изглежда, че се намира в обитаемата зона, където може да има течна вода.
Възможно е да има повече по-малки екзопланети, скрити в данните на Kepler. Досега Хелер и неговият екип са използвали новата си техника само на някои от звездите, изследвани от Кеплер. Те се фокусираха върху малко над 500 Kepler звезди, за които вече беше известно, че са домакини на екзопланети. Какво ще намерят, ако разгледат останалите 200 000 звезди?
Научен факт е, че всеки метод за измерване на нещо има присъщи пристрастия за вземане на проби. Това е едно от ограниченията във всяко научно изследване. Екипът, който стои зад този нов алгоритъм за екзопланети, напълно признава, че техният метод може също да съдържа пристрастие на извадка.
По-малките планети на по-отдалечени орбити могат да имат много дълги орбитални периоди. В нашата Слънчева система на Плутон са необходими 248 години, за да завърши една орбита около Слънцето. За да открием такава планета, може да са необходими до 248 години наблюдение, преди да открием транзит.
Въпреки това те прогнозират, че в останалите данни на Kepler ще намерят повече от 100 екзопланети с размер на Земята. Това са доста, но може да е скромна оценка, като се има предвид, че данните на Kepler обхващат над 200 000 звезди.
Силата на новия алгоритъм за търсене ще надхвърли данните на Kepler. Според проф. Д-р Лоран Гизон, управляващ директор в MPS, бъдещите мисии за лов на планети също могат да го използват за прецизиране на техните резултати. „Този нов метод е особено полезен и за подготовка за предстоящата мисия PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), която ще бъде пусната през 2026 г. от Европейската космическа агенция“, заяви проф. Гизон.
Екипът публикува резултатите си в списание Astronomy and Astrophysics. Техният документ е озаглавен „Транзитно проучване с най-малко квадрати. II. Откриване и утвърждаване на 17 нови планети от суб-до Земята в многопланетни системи от K2. "
