Τα τελευταία τριάντα χρόνια, χιλιάδες επιπλέον ηλιακοί πλανήτες έχουν ανακαλυφθεί πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Ως επί το πλείστον, έχουν εντοπιστεί από το Κέπλερ Διαστημικό τηλεσκόπιο χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται Transit Photometry. Για αυτήν τη μέθοδο, οι αστρονόμοι μετρούν περιοδικές πτώσεις στη φωτεινότητα ενός αστεριού - που είναι το αποτέλεσμα των πλανητών που περνούν μπροστά τους σε σχέση με έναν παρατηρητή - για να επιβεβαιώσουν την παρουσία πλανητών.
Χάρη σε μια νέα ερευνητική προσπάθεια που πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα επαγγελματιών και ερασιτεχνών αστρονόμων, κάτι πολύ μικρότερο από ότι οι πλανήτες εντοπίστηκαν πρόσφατα σε τροχιά σε ένα μακρινό αστέρι. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε από την ερευνητική ομάδα, έξι εξωκέτες παρατηρήθηκαν σε τροχιά γύρω από το KIC 3542116, ένα φασματικό αστέρι τύπου F2V που βρίσκεται 800 έτη φωτός από τη Γη. Αυτοί οι κομήτες είναι τα μικρότερα αντικείμενα μέχρι σήμερα που ανιχνεύουν τη μέθοδο Transit Photometry.
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματά τους, με τίτλο "Πιθανότατα να διέρχονται εξωμήτες που εντοπίστηκαν από τον Κέπλερ", εμφανίστηκε πρόσφατα στο Μηνιαίες ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Κοινωνία. Με επικεφαλής τον Saul Rappaport του Ινστιτούτου Αστροφυσικής και Διαστημικής Έρευνας του MIT, Mav, η ομάδα αποτελούνταν επίσης από ερασιτέχνες αστρονόμους, μέλη του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian (CfA), του Πανεπιστημίου του Τέξας, του Βορειοανατολικού Πανεπιστημίου και του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA.
Είναι η πρώτη φορά που η Φωτομετρία Διαμετακόμισης χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση αντικειμένου τόσο μικρού όσο των κομητών. Αυτοί οι κομήτες ήταν μπάλες πάγου και σκόνης - συγκρίσιμες σε μέγεθος με τον κομήτη του Halley - που βρέθηκε να ταξιδεύουν με ταχύτητες περίπου 160.934 km / h (100.000 mph) προτού εξατμιστούν. Οι ερευνητές κατάφεραν να τα εντοπίσουν επιλέγοντας τις ουρές τους, τα σύννεφα σκόνης και αερίου που σχηματίζονται όταν οι κομήτες πλησιάζουν το αστέρι τους και αρχίζουν να εξαχνώνουν.
Αυτό δεν ήταν εύκολο έργο, καθώς οι ουρές κατάφεραν να επισκιάσουν μόνο το ένα δέκατο του 1% του φωτός του αστεριού. Όπως εξήγησε ο Saul Rappaport, ο οποίος είναι επίσης ομότιμος καθηγητής φυσικής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικής Έρευνας του Κάβλι, σε ένα δελτίο τύπου του MIT:
«Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι κάτι που μπορεί να εντοπιστεί αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερο από τη Γη είναι ακριβώς από το γεγονός ότι εκπέμπει πολλά συντρίμμια. Είναι πολύ εντυπωσιακό να βλέπεις κάτι τόσο μικρό, τόσο μακριά. "
Η πίστωση για την αρχική ανίχνευση πηγαίνει στον Thomas Jacobs, έναν ερασιτέχνη αστρονόμο που ζει στο Bellevue της Ουάσινγκτον και είναι μέλος του Planet Hunters. Αυτό το έργο πολιτικών επιστημόνων ιδρύθηκε για πρώτη φορά από το Πανεπιστήμιο του Γέιλ και αποτελείται από ερασιτέχνες αστρονόμους που αφιέρωσαν το χρόνο τους στην αναζήτηση εξωπλανητών. Τα μέλη έχουν πρόσβαση σε δεδομένα από το Διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler με την ελπίδα ότι θα παρατηρούσαν πράγματα που μπορεί να χάσουν οι αλγόριθμοι υπολογιστών.
Τον Ιανουάριο, ο Jacobs ξεκίνησε τη σάρωση τεσσάρων ετών δεδομένων που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια ΚέπλερΗ κύρια αποστολή. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, που διήρκεσε από το 2009 έως το 2013, Κέπλερ σάρωσε πάνω από 200.000 αστέρια και πραγματοποίησε μετρήσεις των καμπυλών φωτός τους. Μετά από πέντε μήνες κοσκινίσματος των δεδομένων (στις 18 Μαρτίου), παρατήρησε αρκετά περίεργα μοτίβα φωτός εν μέσω θορύβου στο παρασκήνιο που προέρχεται από το KIC 3542116. Όπως είπε ο Jacobs:
«Η αναζήτηση αντικειμένων ενδιαφέροντος για τα δεδομένα του Kepler απαιτεί υπομονή, επιμονή και επιμονή. Για μένα είναι μια μορφή κυνηγιού θησαυρού, γνωρίζοντας ότι υπάρχει ένα ενδιαφέρον γεγονός που περιμένει να ανακαλυφθεί. Έχει να κάνει με την εξερεύνηση και το κυνήγι όπου λίγοι έχουν ταξιδέψει πριν. "
Συγκεκριμένα, ο Jacobs έψαχνε για σημάδια μεμονωμένων διαμετακόμισης, που δεν μοιάζουν με εκείνα που προκαλούνται από πλανήτες σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι (δηλαδή περιοδικό). Κοιτάζοντας το KIC 3542116, παρατήρησε τρεις μεμονωμένες διελεύσεις και στη συνέχεια ειδοποίησε τον Rappaport και τον Andrew Vanderburg, ως αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τέξας και μέλος του CfA. Ο Jacobs είχε συνεργαστεί και με τους δύο άνδρες στο παρελθόν και ήθελε τη γνώμη τους για αυτά τα ευρήματα.
Όπως υπενθύμισε η Rapport, η διαδικασία ερμηνείας των δεδομένων ήταν δύσκολη, αλλά ικανοποιητική. Αρχικά, σημείωσαν ότι οι φωτεινές καμπύλες δεν μοιάζουν με αυτές που προκαλούνται από πλανητικές διελεύσεις, οι οποίες χαρακτηρίζονται από ξαφνική και απότομη πτώση του φωτός, ακολουθούμενη από απότομη άνοδο. Με την πάροδο του χρόνου, ο Ράπορτ σημείωσε ότι η ασυμμετρία στις τρεις φωτεινές καμπύλες μοιάζει με εκείνες των αποσυντεθειμένων πλανητών, που είχαν παρατηρήσει στο παρελθόν.
"Καθίσαμε σε αυτό για ένα μήνα, επειδή δεν ξέραμε τι ήταν - οι πλανήτες διέλευσης δεν μοιάζουν με αυτό", δήλωσε ο Rappaport. «Τότε μου φάνηκε ότι,« Έι, αυτά μοιάζουν με κάτι που έχουμε ξαναδεί »… Σκεφτήκαμε, το μόνο είδος σώματος που θα μπορούσε να κάνει το ίδιο πράγμα και να μην επαναλάβει είναι αυτό που πιθανότατα θα καταστραφεί στο τέλος. Το μόνο πράγμα που ταιριάζει στο λογαριασμό, και έχει μια αρκετά μικρή μάζα για να καταστραφεί, είναι ένας κομήτης. "
Με βάση τους υπολογισμούς τους, οι οποίοι έδειξαν ότι κάθε κομήτης αποκλείει περίπου το ένα δέκατο του 1% του φωτός του αστεριού, η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο κομήτης πιθανότατα διαλύθηκε πλήρως, δημιουργώντας ένα ίχνος σκόνης που ήταν αρκετό για να αποκλείσει το φως για αρκετούς μήνες πριν εξαφανίστηκε. Μετά τη διεξαγωγή πρόσθετων παρατηρήσεων, σημείωσαν επίσης τρεις ακόμη διελεύσεις την ίδια χρονική περίοδο που ήταν παρόμοιες με αυτές που παρατηρούσε ο Jacobs.
Το γεγονός ότι αυτοί οι έξι εξωκέτες μοιάζουν να έχουν περάσει πολύ κοντά στο αστέρι τους τα τελευταία τέσσερα χρόνια εγείρει μερικά ενδιαφέροντα ερωτήματα και η απάντησή τους θα μπορούσε να έχει δραστικές επιπτώσεις στην έξτρα ηλιακή έρευνα. Θα μπορούσε επίσης να βελτιώσει την κατανόησή μας για το δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Όπως εξήγησε ο Vanderburg:
«Γιατί υπάρχουν τόσοι κομήτες στα εσωτερικά μέρη αυτών των ηλιακών συστημάτων; Είναι μια εποχή ακραίων βομβαρδισμών σε αυτά τα συστήματα; Αυτό ήταν ένα πολύ σημαντικό μέρος του σχηματισμού του ηλιακού μας συστήματος και μπορεί να έχει φέρει νερό στη Γη. Ίσως να μελετάμε εξωκέτες και να καταλαβαίνω γιατί βρίσκονται γύρω από αυτόν τον τύπο αστεριού ... θα μπορούσε να μας δώσει κάποια εικόνα για το πώς συμβαίνει ο βομβαρδισμός σε άλλα ηλιακά συστήματα. "
Μεταξύ 4,1 και 3,8 δισεκατομμυρίων ετών πριν, το Ηλιακό Σύστημα γνώρισε επίσης μια περίοδο έντονης δραστηριότητας κομήτη γνωστή ως Late Heavy Bombardment. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι αστεροειδείς και οι κομήτες πιστεύεται ότι επηρεάζουν τακτικά τα σώματα στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η περίοδος μεγάλου βομβαρδισμού θεωρείται ότι ήταν υπεύθυνη για τη διανομή νερού στη Γη και στους άλλους χερσαίους πλανήτες.
Όπως σημειώνεται, το KIC 3542116 ανήκει στον φασματικό τύπο F2V, μια κίτρινη-λευκή κατηγορία αστεριών που είναι συνήθως 1 έως 1,4 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας και αρκετά φωτεινή. Δεδομένου ότι είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος και μάζα με τον Ήλιο μας, είναι πιθανό ότι η περίοδος βομβαρδισμού που αντιμετωπίζει είναι παρόμοια με αυτήν που πέρασε το Ηλιακό Σύστημα. Το να βλέπουμε να ξεδιπλώνεται θα μπορούσε επομένως να μας πει πολλά για το πώς παρόμοια δραστηριότητα επηρέασε την εξέλιξη του Ηλιακού μας Συστήματος πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Εκτός από τη σημασία της μελέτης για τη μελέτη της αστροφυσικής και της αστρονομίας, καταδεικνύει επίσης τον σημαντικό ρόλο που διαδραματίζουν σήμερα οι επιστήμονες των πολιτών. Αν δεν υπήρχε η ακούραστη δουλειά που έκανε ο Jacobs, ο οποίος διαλέγει δεδομένα από τον Kepler μεταξύ της εργασίας της ημέρας του και τα σαββατοκύριακα, αυτή η ανακάλυψη δεν θα ήταν δυνατή.
«Θα μπορούσα να αναφέρω 10 τύπους πραγμάτων που αυτοί οι άνθρωποι βρήκαν στα δεδομένα του Kepler που δεν μπορούσαν να βρουν αλγόριθμοι, λόγω της ικανότητας αναγνώρισης προτύπων στο ανθρώπινο μάτι», δήλωσε ο Rappaport. «Θα μπορούσατε τώρα να γράψετε έναν αλγόριθμο υπολογιστή για να βρείτε αυτό το είδος σχήματος κομήτη. Αλλά έλειπαν σε προηγούμενες αναζητήσεις. Ήταν αρκετά βαθιά αλλά δεν είχαν το σωστό σχήμα που είχε προγραμματιστεί σε αλγόριθμους. Νομίζω ότι είναι δίκαιο να πω ότι αυτό δεν θα είχε βρεθεί ποτέ από κάποιον αλγόριθμο. "
Στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα αναμένει ότι η ανάπτυξη Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - η οποία θα διευθύνεται από το MIT - θα συνεχίσει να διεξάγει τον τύπο της έρευνας που πραγματοποίησε ο Kepler.
