Kepler romobservatorium har gjort noen interessante funn siden det startet oppdraget tilbake i mars 2009. I det hele tatt har Kepler- og K2-oppdragene oppdaget totalt 5 106 planetkandidater, og bekreftet eksistensen av 2 493 planeter.
Et av de siste funnene som ble gjort ved bruk av Kepler er EPIC 228813918 b, en landlig (dvs. steinete) planet som går i bane rundt en rød dvergstjerne noen 264 til 355 lysår fra Jorden. Denne oppdagelsen reiser noen interessante spørsmål, ettersom det er andre gang at en planet med en ultrakort baneperiode - den fullfører en enkelt bane på bare 4 timer og 20 minutter - er funnet i bane rundt en rød dvergstjerne.
Studien, som nylig ble publisert på nettet, ble utført av et internasjonalt team av forskere som kommer fra institusjoner som spenner fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), California Institute of Technology (Caltech), Tokyo Institute of Technology og Institute. av Astrofysikk på Kanariøyene (IAC) til observatorier og universiteter fra hele verden.
Som teamet antydet i sin studie, ble deteksjonen av denne eksoplaneten gjort takket være data samlet av en rekke instrumenter. Dette inkluderte spektrografiske data fra det 8,2 m Subaru-teleskopet og 10-m Keck I-teleskopet (begge ligger på Mauna Kea, Hawaii) og det nordiske optiske teleskopet (NOT) ved Roque de los Muchachos-observatoriet i La Palma, Spania.
Dette ble kombinert med flekkavbildning fra 3,5 m WIYN-teleskopet ved Kitt Peak National Observatory i Arizona, fotometri fra NASAs K2-oppdrag og arkivinformasjon om stjernen som går tilbake over 60 år. Etter å ha eliminert andre mulige forklaringer - for eksempel en formørkende binær (EB) - bekreftet de ikke bare planetens omkretsperiode, men ga også begrensninger for dens masse og størrelse. Som de skrev:
“Vi bruker en kombinasjon av arkivbilder, AO-avbildning, RV-målinger og lyskurvemodellering at intet plausibelt formørkende binært scenario kan forklare K2-lyskurven, og dermed bekrefte systemets planetariske natur. Planeten, hvis radius vi bestemmer å være 0,89 ± 0,09 [Jordradier], og som må ha en jernmassefraksjon større enn 0,45, kretser rundt en stjerne med masse 0,463 ± 0,052 M og radius 0,442 ± 0,044 R. ”
Denne omløpsperioden - fire timer og 20 minutter - er den nest korteste av noen eksoplanett som er oppdaget til dags dato, og er bare 4 minutter lenger enn KOI 1843.03, som også går i bane rundt en M-type (rød dverg) stjerne. Det er også det siste i en lang rekke eksoplaneter som nylig er oppdaget, og som fullfører en bane av stjernene sine på mindre enn en dag. Planeter som tilhører denne gruppen er kjent som ultra-short-period (USP) planeter, hvorav Kepler har funnet totalt 106.
Det som kanskje er mest overraskende ved dette funnet, er hvor massivt det er. Selv om de ikke målte planetens masse direkte, indikerer begrensningene deres at eksoplaneten har en øvre massegrense på 0,7 Jupiter-masser - noe som utgjør over 222 jordmasser. Og likevel klarer planeten å pakke denne gassgigantlignende massen inn i en radius som er 0,80 til 0,98 ganger Jordens.
Årsaken til dette har de å gjøre med planetens tilsynelatende sammensetning, som er spesielt metallrik:
“Dette fører til en begrensning av komposisjonen, forutsatt at en jernkjerne og en silikatmantel. Vi bestemmer den minste jernmassefraksjonen til å være 0,525 ± 0,075 (jf. 0,7 for KOI 1843,03), som er større enn den for Jorden, Venus eller Mars, men mindre enn for Merkur (omtrent 0,38, 0,35, 0,26 og 0,68, henholdsvis; Reynolds & Summers 1969). ”
Til syvende og sist er oppdagelsen av denne planeten viktig av flere årsaker. På den ene siden indikerte teamet at begrensningene deres studie satt på planetenes sammensetning kan vise seg å være nyttige i å bidra til å forstå hvordan våre egne solplaneter ble.
"Å oppdage og karakterisere ekstreme systemer, som USP-planeter som EPIC 228813918 b, er viktig ettersom de tilbyr begrensninger for teorier om planetdannelse," konkluderer de. "Videre tillater de oss å begynne å begrense deres indre struktur - og potensielt den for planeter over lengre tid også, hvis de viser seg å være en enkelt bestand av gjenstander."
På den annen side reiser studien noen interessante spørsmål om USP-planeter - for eksempel hvorfor de to korteste periode-planetene begge ble funnet i bane rundt røde dvergstjerner. En mulig forklaring, hevder de, er at korttidsplaneter kan ha lengre levetid rundt M-dverger siden deres baneforfall sannsynligvis ville være mye tregere. Imidlertid er de raske til å varsle mot å komme med noen tentative konklusjoner før det forskes mer.
I fremtiden håper teamet å utføre målinger av planetens masse ved hjelp av metoden for radial hastighet. Dette vil trolig innebære en neste generasjons spektrosgraf med høy oppløsning, som Infrared Doppler (IFD) -instrumentet eller CARMENES-instrumentet - som for tiden bygges for henholdsvis Subaru-teleskopet og Calar Alto-observatoriet for å bistå i jakten på exoplaneter rundt røde dvergstjerner.
En ting er imidlertid tydelig. Dette siste funnet er bare en annen indikasjon på at røde dvergstjerner er der eksoplanettjegere vil trenge å fokusere sin innsats de kommende årene og tiårene. Disse stjernene med lav masse, ultra-cool og low-luminosity er hvor noen av de mest interessante og ekstreme funnene blir gjort. Og det vi kan lære ved å studere dem, lover å være mest dyptgripende!
