Επιστήμονες που εργάζονται με δεδομένα από την αποστολή Kepler έχουν ανακαλύψει επιπλέον 18 κόσμους σε μέγεθος Γης. Η ομάδα χρησιμοποίησε μια νεότερη, πιο αυστηρή μέθοδο χτενίσματος των δεδομένων για να βρει αυτούς τους πλανήτες. Μεταξύ των 18 είναι ο μικρότερος εξωπλανήτης που έχει βρεθεί ποτέ.
Η αποστολή Kepler ήταν πολύ επιτυχημένη και τώρα γνωρίζουμε περισσότερους από 4.000 εξωπλανήτες σε μακρινά ηλιακά συστήματα. Ωστόσο, υπάρχει ένα κατανοητό σφάλμα δειγματοληψίας στα δεδομένα του Kepler: ήταν ευκολότερο για το διαστημικό σκάφος να βρει μεγάλους πλανήτες παρά μικρούς. Οι περισσότεροι από τους εξωπλανήτες του Κέπλερ είναι τεράστιοι κόσμοι, σε μέγεθος κοντά στους γίγαντες φυσικού αερίου Δία και Κρόνο.
Είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό. Προφανώς, τα μεγαλύτερα αντικείμενα είναι ευκολότερα να βρεθούν από τα μικρότερα αντικείμενα. Ωστόσο, μια ομάδα επιστημόνων στη Γερμανία έχει αναπτύξει έναν τρόπο να καθαρίσει τα δεδομένα του Κέπλερ και έχουν βρει 18 μικρούς πλανήτες περίπου του μεγέθους της Γης. Αυτό είναι σημαντικό.
«Ο νέος αλγόριθμος μας βοηθά να σχεδιάσουμε μια πιο ρεαλιστική εικόνα του πληθυσμού του εξωπλανήτη στο διάστημα».
Michael Hippke, Παρατηρητήριο Sonneberg.
Σε περίπτωση που δεν είστε εξοικειωμένοι με τις τεχνικές κυνηγιού πλανήτη και το διαστημικό σκάφος Kepler συγκεκριμένα, χρησιμοποιούσε αυτό που ονομάζεται «μέθοδος διέλευσης» για την εύρεση πλανητών. Κάθε φορά που ένας πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι του, αυτό ονομάζεται διέλευση. Ο Κέπλερ ρυθμίστηκε με ακρίβεια για να εντοπίσει τη μείωση του φωτός του αστεριού που προκλήθηκε από τη διέλευση ενός εξωπλανήτη.
Η πτώση του αστεριού είναι μικροσκοπική και πολύ δύσκολο να εντοπιστεί. Αλλά ο Κέπλερ χτίστηκε για το σκοπό αυτό. Το διαστημικό σκάφος Kepler, σε συνδυασμό με παρατηρήσεις παρακολούθησης με άλλα τηλεσκόπια, θα μπορούσε επίσης να καθορίσει το μέγεθος του πλανήτη και ακόμη και να δείξει την πυκνότητα του πλανήτη και άλλα χαρακτηριστικά.
Οι επιστήμονες υποψιάστηκαν έντονα ότι τα δεδομένα του Kepler δεν ήταν αντιπροσωπευτικά του πληθυσμού των εξωπλανητών λόγω της μεροληψίας δειγματοληψίας. Όλα καταλήγουν στις λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο ο Κέπλερ χρησιμοποιεί τη μέθοδο διέλευσης για να βρει εξωπλανήτες.
Δεδομένου ότι ο Κέπλερ εξέτασε πάνω από 200.000 αστέρια για να ανιχνεύσει πτώσεις στο φως του αστεριού που προκλήθηκαν από διέλευση εξωπλανητών, μεγάλο μέρος της ανάλυσης των δεδομένων του Κέπλερ έπρεπε να γίνει από υπολογιστές. (Δεν υπάρχουν αρκετοί φτωχοί φοιτητές αστρονομίας στον κόσμο για να κάνουν τη δουλειά.) Έτσι, οι επιστήμονες βασίστηκαν σε αλγόριθμους για να χτενίσουν τα δεδομένα του Kepler για τις διελεύσεις.
«Οι τυπικοί αλγόριθμοι αναζήτησης προσπαθούν να εντοπίσουν ξαφνικές πτώσεις στη φωτεινότητα», εξηγεί ο Δρ René Heller από το MPS, πρώτο συγγραφέα των τρεχουσών δημοσιεύσεων. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, ένας αστρικός δίσκος φαίνεται ελαφρώς πιο σκοτεινός στην άκρη από ό, τι στο κέντρο. Όταν ένας πλανήτης κινείται μπροστά από ένα αστέρι, επομένως αρχικά μπλοκάρει λιγότερο αστέρι από ό, τι στα μέσα της διέλευσης. Η μέγιστη μείωση του αστεριού εμφανίζεται στο κέντρο της διέλευσης λίγο πριν το αστέρι γίνει σταδιακά πιο φωτεινό », εξηγεί.
Εδώ είναι όπου η ανίχνευση εξωπλανήτη γίνεται δύσκολη. Όχι μόνο ένας μεγαλύτερος πλανήτης προκαλεί μεγαλύτερη πτώση της φωτεινότητας από έναν μικρότερο πλανήτη, αλλά και η φωτεινότητα ενός αστεριού κυμαίνεται φυσικά, καθιστώντας τους μικρότερους πλανήτες ακόμη πιο δύσκολο να εντοπιστούν.
Το κόλπο για τον Heller και την ομάδα των αστρονόμων ήταν να αναπτύξουν έναν διαφορετικό ή ίσως «πιο έξυπνο» αλγόριθμο που να λαμβάνει υπόψη την καμπύλη φωτός ενός άστρου. Για έναν παρατηρητή όπως ο Κέπλερ, η μέση του αστεριού είναι το πιο φωτεινό και οι μεγάλοι πλανήτες προκαλούν μια πολύ ξεχωριστή, γρήγορη μείωση του φωτός. Τι γίνεται όμως στην άκρη ή στο άκρο ενός άστρου. Ήταν πιθανό να μην εντοπίστηκαν διέλευση μικρότερων πλανητών σε αυτό το αμυδρό φως;
Βελτιώνοντας την ευαισθησία του αλγορίθμου αναζήτησης, η ομάδα μπόρεσε να απαντήσει σε αυτήν την ερώτηση με ένα πειστικό «ναι».
"Στα περισσότερα από τα πλανητικά συστήματα που μελετήσαμε, οι νέοι πλανήτες είναι οι μικρότεροι."
Kai Rodenbeck, Πανεπιστήμιο του Gottingen, MPS.
«Ο νέος μας αλγόριθμος συμβάλλει στη δημιουργία μιας πιο ρεαλιστικής εικόνας του πληθυσμού του εξωπλανήτη στο διάστημα», συνοψίζει ο Michael Hippke του Sonneberg Observatory. «Αυτή η μέθοδος αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός, ειδικά στην αναζήτηση πλανητών που μοιάζουν με τη Γη».
Το αποτέλεσμα? «Στα περισσότερα από τα πλανητικά συστήματα που μελετήσαμε, οι νέοι πλανήτες είναι οι μικρότεροι», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Kai Rodenbeck του Πανεπιστημίου του Göttingen και του Max Planck Institute for Solar System Research. Όχι μόνο βρήκαν επιπλέον 18 πλανήτες μεγέθους Γης, αλλά βρήκαν ακόμα τον μικρότερο εξωπλανήτη, μόνο το 69% του μεγέθους της Γης. Και το μεγαλύτερο από τα 18 είναι μόλις δύο φορές το μέγεθος της Γης. Αυτό έρχεται σε έντονη αντίθεση με τους περισσότερους από τους εξωπλανήτες που βρέθηκαν από τον Kepler, οι οποίοι βρίσκονται στην περιοχή μεγέθους του Δία και του Κρόνου.
Όχι μόνο αυτοί οι νέοι πλανήτες είναι μικροί, αλλά είναι πιο κοντά στα αστέρια τους από τα αδέλφια τους που είχαν ανακαλυφθεί προηγουμένως. Έτσι, όχι μόνο ο νέος αλγόριθμος μας δίνει μια πιο ακριβή εικόνα των πληθυσμών των εξωπλανητών κατά μέγεθος, αλλά μας δίνει επίσης μια σαφέστερη εικόνα των τροχιών τους.
Λόγω της εγγύτητάς τους με τα αστέρια τους, οι περισσότεροι από αυτούς τους πλανήτες είναι καψίματα με επιφανειακές θερμοκρασίες άνω των 100 Κελσίου και μερικοί ξεπερνούν τους 1.000 Κελσίου. Υπάρχει όμως μια εξαίρεση: μία από αυτές περιστρέφεται γύρω από ένα κόκκινο αστέρι νάνου και φαίνεται να βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη, όπου μπορεί να παραμείνει υγρό νερό.
Μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι μικρότεροι εξωπλανήτες που κρύβονται στα δεδομένα του Kepler. Μέχρι στιγμής, ο Heller και η ομάδα του έχουν χρησιμοποιήσει τη νέα τους τεχνική μόνο σε μερικά από τα αστέρια που εξέτασε ο Kepler. Επικεντρώθηκαν σε πάνω από 500 αστέρια του Κέπλερ που ήταν ήδη γνωστό ότι φιλοξενούν εξωπλανήτες. Τι θα βρουν αν εξετάσουν τα άλλα 200.000 αστέρια;
Είναι ένα επιστημονικό γεγονός ότι κάθε μέθοδος μέτρησης κάτι έχει μια εγγενή προκατάληψη δειγματοληψίας. Είναι ένας από τους περιορισμούς σε οποιαδήποτε επιστημονική μελέτη. Η ομάδα πίσω από αυτόν τον νέο αλγόριθμο εξωπλανήτη αναγνωρίζει πλήρως ότι η μέθοδος τους μπορεί επίσης να περιέχει προκατάληψη δειγματοληψίας.
Οι μικρότεροι πλανήτες σε πιο απομακρυσμένες τροχιές μπορεί να έχουν πολύ μεγάλες τροχιακές περιόδους. Στο Ηλιακό μας Σύστημα, ο Πλούτωνας χρειάζεται 248 χρόνια για να ολοκληρώσει μια τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Για να εντοπίσετε έναν πλανήτη σαν αυτόν, μπορεί να χρειαστούν έως και 248 χρόνια παρατήρησης προτού εντοπίσουμε μια διέλευση.
Παρόλα αυτά, προβάλλουν ότι θα βρουν περισσότερους από 100 άλλους εξωπλανήτες μεγέθους Γης στα υπόλοιπα δεδομένα του Kepler. Αυτό είναι αρκετά, αλλά μπορεί να είναι μια μέτρια εκτίμηση, δεδομένου ότι τα δεδομένα του Kepler καλύπτουν πάνω από 200.000 αστέρια.
Η ισχύς του νέου αλγορίθμου αναζήτησης θα επεκταθεί πέρα από τα δεδομένα του Kepler. Σύμφωνα με τον καθηγητή Dr. Laurent Gizon, Διευθύνοντα Σύμβουλο στο MPS, οι μελλοντικές αποστολές κυνηγιού πλανήτη μπορούν επίσης να το χρησιμοποιήσουν για να βελτιώσουν τα αποτελέσματά τους. «Αυτή η νέα μέθοδος είναι επίσης ιδιαίτερα χρήσιμη για την προετοιμασία της επερχόμενης αποστολής PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) που θα ξεκινήσει το 2026 από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος», δήλωσε ο καθηγητής Gizon.
Η ομάδα δημοσίευσε τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics. Η εφημερίδα τους έχει τίτλο «Έρευνα για τα ελάχιστα τετράγωνα». ΙΙ. Ανακάλυψη και επικύρωση 17 νέων πλανητών μεγέθους sub-super-Earth σε συστήματα πολλαπλών πλανητών από το K2. "
