Вчені, які працюють з даними місії Кеплера, виявили ще 18 світів розміром із Землею. Для пошуку цих планет команда використовувала новіший, суворіший метод розчісування даних. Серед 18 - найменша екзопланета, що коли-небудь знайдена.
Місія Кеплера була дуже успішною, і зараз ми знаємо про понад 4000 екзопланет у віддалених сонячних системах. Але в даних Kepler є зрозуміла помилка вибірки: космічному апарату було легше знайти великі планети, аніж маленькі. Більшість екзопланет Кеплера - це величезні світи, близькі за розмірами до газових гігантів Юпітера та Сатурна.
Неважко зрозуміти, чому це так. Очевидно, що більші об'єкти легше знайти, ніж більш дрібні. Але команда вчених у Німеччині розробила спосіб пошуку даних Кеплера, і вони знайшли 18 маленьких планет приблизно за розміром Землі. Це суттєво.
"Наш новий алгоритм допомагає намалювати більш реалістичну картину популяції екзопланет у космосі".
Майкл Хіппке, обсерваторія Соннеберг.
Якщо ви не знайомі з методами полювання на планету, а конкретно з космічним кораблем Kepler, він використовував те, що називається «транзитним методом» пошуку планет. Кожен раз, коли планета проходить перед зіркою, це називається транзитом. Кеплер був тонко налаштований, щоб виявити падіння зіркового світла, викликане транзитом екзопланети.
Падіння зіркового світла незначне, і його дуже важко виявити. Але Кеплер був побудований за цією метою. Космічний апарат Кеплера в поєднанні з подальшими спостереженнями з іншими телескопами також міг визначити розмір планети і навіть отримати вказівку на щільність планети та інші характеристики.
Вчені сильно підозрювали, що дані Кеплера не є репрезентативними для популяції екзопланет через зміщення вибірки. Все зводиться до специфіки того, як Кеплер використовує метод транзиту для пошуку екзопланет.
Оскільки Кеплер обстежив понад 200 000 зірок, щоб виявити занурення зіркового світла, спричиненого транзитом екзопланет, значну частину аналізу даних Кеплера довелося зробити комп’ютерами. (У світі недостатньо збіднених студентів астрономії, щоб виконати цю роботу.) Тож вчені покладалися на алгоритми для комбінування даних Кеплера для транзитів.
"Стандартні алгоритми пошуку намагаються виявити раптові падіння яскравості", - пояснює доктор Рене Геллер з MPS, перший автор нинішніх публікацій. "Однак насправді зоряний диск виглядає трохи темніше на краю, ніж у центрі. Коли планета рухається перед зіркою, вона спочатку блокує менше зіркового світла, ніж у середині часу транзиту. Максимальне затемнення зірки відбувається в центрі транзиту безпосередньо перед тим, як зірка знову стане поступово яскравішою », - пояснює він.
Ось де виявлення екзопланет стає складним. Мало того, що більша планета спричиняє більший спад яскравості, ніж менша планета, але й яскравість зірки природно коливається, що робить менші планети ще складнішими для виявлення.
Трюком для Геллера та команди астрономів було розробити інший чи, можливо, «розумніший» алгоритм, який би враховував криву світла зірки. Для спостерігача, як Кеплер, середина зірки є найяскравішою, а великі планети викликають дуже чітке швидке затемнення світла. А як щодо краю зірки чи кінцівки. Чи можливо, що транзити менших планет йшли непоміченими в тому тьмяному світлі?
Вдосконалюючи чутливість алгоритму пошуку, команда змогла відповісти на це питання переконливим «так».
"У більшості планетарних систем, які ми вивчали, нові планети є найменшими".
Кай Роденбек, Університет Геттінген, MPS.
"Наш новий алгоритм допомагає намалювати більш реалістичну картину популяції екзопланет у космосі", - резюмує Майкл Хіппке з обсерваторії Соннеберг. «Цей метод є значним кроком вперед, особливо в пошуках планет, подібних до Землі».
Результат? "У більшості планетарних систем, які ми вивчали, нові планети найменші", - сказала співавтор Кай Роденбек з Університету Геттінген та Інститут Макса Планка з досліджень сонячної системи. Вони не тільки знайшли ще 18 планет розміром із Землею, але знайшли ще найменшу екзопланету, розмір Землі лише на 69%. А найбільший з 18 ледь не вдвічі більший за Землю. Це різко контрастує з більшістю екзопланет, знайдених Кеплером, які знаходяться в діапазоні розмірів Юпітера та Сатурна.
Ці нові планети не тільки маленькі, але вони ближче до зірок, ніж їх раніше відкриті брати та сестри. Таким чином, новий алгоритм не тільки дає нам більш точну картину популяцій екзопланет за розмірами, але й дає нам більш чітке зображення їх орбіт.
Через близькість до своїх зірок більшість цих планет є ошуканцями з поверхневою температурою понад 100 за Цельсієм, а частина - понад 1000 за Цельсієм. Але є один виняток: одна з них виходить на орбіту зірки червоного карлика і опиняється в зоні заселення, де рідка вода може зберігатися.
У даних Kepler може бути більше дрібних екзопланет. Поки Геллер та його команда використовували свою нову техніку лише на деяких зірках, оглянутих Кеплером. Вони зосередилися на трохи більше 500 зірок Кеплера, які, як відомо, розміщували екзопланети. Що вони знайдуть, якщо оглянуть інші 200 000 зірок?
Це науковий факт, що кожному методу вимірювання чогось властивого зміщення вибірки. Це одне з обмежень у будь-якому науковому дослідженні. Команда, що стоїть за цим новим алгоритмом екзопланет, повністю визнає, що їх метод також може містити зміщення вибірки.
Менші планети на більш віддалених орбітах можуть мати дуже довгі орбітальні періоди. У нашій Сонячній системі Плутону потрібно 248 років, щоб виконати одну орбіту навколо Сонця. Для виявлення такої планети може знадобитися до 248 років спостереження, перш ніж ми виявили транзит.
Незважаючи на це, вони прогнозують, що в решті даних Kepler знайдуть понад 100 інших екзопланет Землі. Це досить багато, але це може бути скромною оцінкою, враховуючи, що дані Kepler охоплюють понад 200 000 зірок.
Міцність нового алгоритму пошуку вийде за межі даних Kepler. За словами проф. Доктора Лорана Гізона, керуючого директором МПС, майбутні місії з полювання на планету також можуть використовувати його для уточнення своїх результатів. "Цей новий метод також є особливо корисним для підготовки до майбутньої місії PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of Stars), яка буде запущена в 2026 році Європейським космічним агентством", - сказав професор Гізон.
Команда опублікувала свої результати у журналі Astronomy and Astrophysics. Їх стаття має назву «Транзитне опитування найменших квадратів». II. Відкриття та валідація 17 нових планет суб-до Землі у багатопланетних системах від К2 ».
