I løpet av de siste tretti årene har tusenvis av ekstra-solplaneter blitt oppdaget utenfor vårt solsystem. For det meste er de blitt oppdaget av Kepler Romteleskop ved hjelp av en teknikk kalt Transit Photometry. For denne metoden måler astronomer periodiske fall i en stjerners lysstyrke - som er et resultat av planeter som passerer foran dem i forhold til en observatør - for å bekrefte tilstedeværelsen av planeter.
Takket være en ny forskningsinnsats utført av et team av profesjonelle og amatørastronomer, ble noe mye mindre enn planeter nylig oppdaget i bane rundt en fjern stjerne. I følge en ny studie publisert av forskerteamet ble seks eksokometer observert i bane rundt KIC 3542116, en spektralt F2V-stjerne som ligger 800 lysår fra Jorden. Disse kometene er de minste objektene som hittil oppdager metoden Transit Photometry.
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Likely Transiting Exocomets Detected by Kepler”, dukket nylig opp i Månedlige varsler om Royal Astronomical Samfunn. Anført av Saul Rappaport fra MITs Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, besto teamet også av amatørastronomer, medlemmer av Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), University of Texas, Northeastern University og NASAs Ames Research Center.
Dette er første gang Transit Photometry brukes til å oppdage objekter som er så små som kometer. Disse kometene var baller av is og støv - sammenlignbare i størrelse med Halley's Comet - som ble funnet å ferdes i hastigheter på rundt 160 934 km / t (100 000 mph) før de fordampet. Forskerne klarte å oppdage dem ved å plukke ut halene, skyene av støv og gass som dannes når kometer kommer nærmere stjernen og begynner å sublimere.
Dette var ingen lett oppgave, siden halene bare klarte å skjule rundt en tidel av 1% av stjernens lys. Som Saul Rappaport, som også er professor emeritus i fysikk ved Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, forklarte i en pressemelding fra MIT:
"Det er utrolig at det er mulig å oppdage noe flere størrelsesordener mindre enn jorden bare ved at det slipper ut mye søppel. Det er ganske imponerende å kunne se noe så lite, så langt borte. "
Kreditt for den opprinnelige deteksjonen går til Thomas Jacobs, en amatørastronom som bor i Bellevue, Washington, og er medlem av Planet Hunters. Dette innbyggerforskerprosjektet ble først etablert av Yale University og består av amatørastronomer som viet sin tid til letingen etter eksoplaneter. Medlemmene får tilgang til data fra Kepler romteleskop i håp om at de vil legge merke til ting som datamaskinalgoritmer kan gå glipp av.
Tilbake i januar begynte Jacobs å skanne fire år med data innhentet i løpet av Kepler'S viktigste oppdrag. I løpet av denne fasen, som varte fra 2009 til 2013, Kepler skannet over 200 000 stjerner og gjennomførte målinger av lyskurvene. Etter fem måneders sikt gjennom dataene (18. mars), la han merke til flere nysgjerrige lysmønster midt i bakgrunnsstøy fra KIC 3542116. Som Jacobs sa:
“Å lete etter gjenstander som er interessert i Kepler-dataene krever tålmodighet, utholdenhet og utholdenhet. For meg er det en form for skattejakt, vel vitende om at det er en interessant hendelse som venter på å bli oppdaget. Det handler om leting og å være på jakt der få har reist før. ”
Spesielt søkte Jacobs etter tegn på enkeltoverganger, som ikke er som de som er forårsaket av planeter som kretser rundt en stjerne (dvs. periodisk). Mens han så på KIC 3542116, la han merke til tre enkeltoverganger, og varslet deretter Rappaport og Andrew Vanderburg, som astrofysiker ved University of Texas og medlem av CfA. Jacobs hadde jobbet med begge mennene i det siste, og ønsket sin mening om disse funnene.
Som Rapport husket var prosessen med å tolke dataene utfordrende, men givende. Opprinnelig bemerket de at lyskurvene ikke lignet på de forårsaket av planetoverganger, som er preget av et plutselig og skarpt lysfall, etterfulgt av en kraftig stigning. Med tiden bemerket Rapport asymmetrien i de tre lyskurvene liknet de på oppløste planeter, som de hadde observert før.
"Vi satt på dette i en måned, fordi vi ikke visste hva det var - planetoverganger ser ikke slik ut," sa Rappaport. “Så falt det meg opp at‘ Hei, disse ser ut som noe vi har sett før ’… Vi tenkte, den eneste typen kropp som kunne gjøre det samme og ikke gjenta, er en som sannsynligvis blir ødelagt til slutt. Det eneste som passer med regningen, og som har en liten nok masse til å bli ødelagt, er en komet. ”
Basert på beregningene deres, som indikerte at hver komet blokkerte omtrent en tidel av 1% av stjernens lys, konkluderte forskerteamet med at kometen sannsynligvis gikk i oppløsning, og skapte en støvsti som var tilstrekkelig til å blokkere lys i flere måneder før den forsvant. Etter å ha foretatt ytterligere observasjoner, bemerket de også ytterligere tre gjennomganger i samme tidsperiode som var lik de som ble lagt merke til av Jacobs.
At disse seks eksokometer ser ut til å ha passert veldig nær stjernen de siste fire årene reiser noen interessante spørsmål, og å svare på dem kan ha drastiske implikasjoner for forskning utenfor solenergi. Det kan også fremme vår forståelse av vårt eget solsystem. Som Vanderburg forklarte:
Hvorfor er det så mange kometer i de indre delene av disse solsystemene? Er dette en ekstrem bombardementstid i disse systemene? Det var en veldig viktig del av vår egen dannelse av solsystemet og kan ha ført vann til Jorden. Kanskje å studere eksokometer og finne ut hvorfor de finnes rundt denne typen stjerne ... kan gi oss litt innsikt i hvordan bombardement skjer i andre solsystemer. ”
For mellom 4,1 og 3,8 milliarder år siden opplevde solsystemet også en periode med intens kometaktivitet kjent som Late Heavy Bombardment. I løpet av denne tiden antas asteroider og kometer å ha påvirket kropper i det indre solsystemet med jevne mellomrom. Interessant nok antas denne perioden med kraftig bombardement å være det som var ansvarlig for distribusjonen av vann til Jorden og de andre jordiske planetene.
Som bemerket, tilhører KIC 3542116 den spektrale typen F2V, en gulhvit klasse av stjerner som vanligvis er 1 til 1,4 ganger så massiv som vår sol og ganske lys. Siden den er sammenlignbar i størrelse og masse med solen vår, er det mulig at bombardementperioden den opplever er lik det solsystemet gikk gjennom. Å se det utfolde seg kan derfor fortelle oss mye om hvordan lignende aktivitet påvirket utviklingen av solsystemet vårt for milliarder av år siden.
I tillegg til studiens betydning for studiet av astrofysikk og astronomi, demonstrerer den også den viktige rollen innbygger forskere spiller i dag. Hvis det ikke var for det utrettelige arbeidet som ble utført av Jacobs, som går gjennom Kepler-data mellom å jobbe dagjobben og i helgene, ville ikke dette funnet vært mulig.
"Jeg kunne nevne 10 typer ting disse menneskene har funnet i Kepler-dataene som algoritmer ikke kunne finne på grunn av mønstergjenkjenningsevnen i det menneskelige øye," sa Rappaport. “Du kan nå skrive en datamaskinalgoritme for å finne denne typen kometform. Men de ble savnet i tidligere søk. De var dypt nok, men hadde ikke den rette formen som ble programmert til algoritmer. Jeg synes det er rettferdig å si at dette aldri ville blitt funnet av noen algoritme. "
I fremtiden regner forskerteamet med at utplasseringen Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - som vil bli ledet av MIT - vil fortsette å utføre den typen forskning som er utført av Kepler.
