Ученые, работающие с данными миссии Кеплера, обнаружили еще 18 миров размером с Землю. Команда использовала более новый, более строгий метод прочесывания данных, чтобы найти эти планеты. Среди 18 - самая маленькая экзопланета из когда-либо найденных.
Миссия Кеплера была очень успешной, и теперь мы знаем о более чем 4000 экзопланет в далеких солнечных системах. Но в данных Кеплера есть очевидная ошибка выборки: космическому кораблю было легче находить большие планеты, чем маленькие. Большинство экзопланет Кеплера - это огромные миры, близкие по размеру к газовым гигантам Юпитер и Сатурн.
Легко понять, почему это так. Очевидно, что более крупные объекты легче найти, чем более мелкие. Но группа ученых в Германии разработала способ обыскивать данные Кеплера, и они обнаружили 18 маленьких планет размером с Землю. Это важно.
«Наш новый алгоритм помогает нарисовать более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе».
Майкл Хиппке, Обсерватория Зоннеберга.
Если вы не знакомы с техниками охоты на планеты, в частности с космическим кораблем Кеплер, он использовал так называемый «транзитный метод» поиска планет. Каждый раз, когда планета проходит перед своей звездой, это называется транзитом. Кеплер был точно настроен, чтобы обнаружить падение света звезд, вызванное транзитом экзопланеты.
Падение звездного света незначительно, и его очень трудно обнаружить. Но Кеплер был построен для этой цели. Космический корабль Кеплер в сочетании с последующими наблюдениями с помощью других телескопов также может определять размер планеты и даже получать данные о плотности планеты и других характеристиках.
Ученые сильно подозревали, что данные Кеплера не были репрезентативными для популяции экзопланет из-за смещения выборки. Все сводится к тому, как Кеплер использует метод транзита для поиска экзопланет.
Поскольку Кеплер исследовал более 200 000 звезд, чтобы обнаружить провалы в звездном свете, вызванные транзитными экзопланетами, большая часть анализа данных Кеплера должна была быть сделана компьютерами. (В мире недостаточно бедных аспирантов-астрономов, чтобы выполнять эту работу.) Поэтому ученые полагались на алгоритмы, чтобы прочесывать данные Кеплера для транзитов.
«Стандартные алгоритмы поиска пытаются идентифицировать внезапные падения яркости», - объясняет доктор Рене Хеллер из MPS, первый автор текущих публикаций. «Однако в действительности звездный диск на краю выглядит немного темнее, чем в центре. Когда планета движется перед звездой, она изначально блокирует меньше звездного света, чем в середине транзита. Максимальное затемнение звезды происходит в центре транзита как раз перед тем, как звезда снова постепенно становится ярче », - объясняет он.
Вот где обнаружение экзопланет становится сложным. Мало того, что большая планета вызывает большее падение яркости, чем меньшая планета, яркость звезды также естественно колеблется, что делает более мелкие планеты еще труднее обнаружить.
Задача Хеллера и команды астрономов заключалась в разработке другого или, возможно, «более умного» алгоритма, который учитывает кривую блеска звезды. Для наблюдателя, такого как Кеплер, середина звезды самая яркая, а большие планеты вызывают очень отчетливое быстрое затемнение света. Но как насчет края или части звезды? Возможно ли, что в тусклом свете транзиты меньших планет оставались незамеченными?
Улучшив чувствительность алгоритма поиска, команда смогла ответить на этот вопрос убедительным «да».
«В большинстве планетных систем, которые мы изучали, новые планеты самые маленькие».
Кай Роденбек, Геттингенский университет, MPS.
«Наш новый алгоритм помогает нарисовать более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе», - резюмирует Майкл Хиппке из обсерватории Соннеберг. «Этот метод представляет собой значительный шаг вперед, особенно в поиске планет, подобных Земле».
Результат? «В большинстве изученных нами планетных систем новые планеты самые маленькие», - сказал соавтор Кай Роденбек из Геттингенского университета и Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы. Мало того, что они нашли еще 18 планет размером с Землю, но они нашли самую маленькую экзопланету, только 69% размера Земли. А самый большой из 18 едва ли в два раза больше Земли. Это резко контрастирует с большинством экзопланет, найденных Кеплером, которые находятся в диапазоне размеров Юпитера и Сатурна.
Эти новые планеты не только маленькие, но они ближе к своим звездам, чем их ранее обнаруженные братья и сестры. Таким образом, новый алгоритм не только дает нам более точную картину численности популяций экзопланет, но и дает более четкое представление об их орбитах.
Из-за своей близости к своим звездам большинство этих планет являются выжженными с поверхностными температурами, превышающими 100 по Цельсию, а некоторые превышающими 1000 по Цельсию. Но есть одно исключение: один из них вращается вокруг звезды красного карлика и, по-видимому, находится в обитаемой зоне, где может сохраняться жидкая вода.
В данных Кеплера могут быть скрыты более мелкие экзопланеты. До сих пор Хеллер и его команда использовали свою новую технику только на некоторых из звезд, исследованных Кеплером. Они сфокусировались на более чем 500 звездах Кеплера, которые, как уже было известно, приняли экзопланеты. Что они найдут, если исследуют другие 200 000 звезд?
Это научный факт, что каждому методу измерения чего-либо присуще смещение выборки. Это одно из ограничений любого научного исследования. Команда за этот новый алгоритм exoplanet полностью признает, что их метод может также содержать смещение выборки.
Небольшие планеты на более отдаленных орбитах могут иметь очень длинные орбитальные периоды. В нашей Солнечной системе Плутону требуется 248 лет, чтобы завершить одну орбиту вокруг Солнца. Чтобы обнаружить такую планету, может потребоваться до 248 лет наблюдения, прежде чем мы обнаружим транзит.
Тем не менее, они прогнозируют, что они найдут более 100 других экзопланет размером с Землю в остальных данных Кеплера. Это довольно мало, но может быть скромной оценкой, учитывая, что данные Кеплера охватывают более 200 000 звезд.
Сила нового алгоритма поиска не ограничивается данными Кеплера. По словам профессора доктора Лорана Гизона, управляющего директора MPS, будущие миссии по поиску планет также могут использовать его для уточнения своих результатов. «Этот новый метод также особенно полезен для подготовки к предстоящей миссии Европейского космического агентства PLATO (PLAnetary Transits and колебания звезд), которая будет запущена в 2026 году», - сказал профессор Гизон.
Команда опубликовала свои результаты в журнале Astronomy and Astrophysics. Их статья называется «Транзитный опрос методом наименьших квадратов. II. Открытие и проверка 17 новых планет размером от суб-до супер-Земли в многопланетных системах из К2 ».
