Forskere som jobber med data fra Kepler-oppdraget, har oppdaget ytterligere 18 jordstore verdener. Teamet brukte en nyere, strengere metode for å kamre gjennom dataene for å finne disse planetene. Blant de 18 er den minste eksoplaneten noensinne funnet.
Kepler-oppdraget var veldig vellykket, og vi kjenner nå til mer enn 4000 eksoplaneter i fjerne solsystemer. Men det er en forstått samplingsfeil i Kepler-dataene: det var lettere for romskipet å finne store planeter i stedet for små. De fleste av Kepler-exoplanetene er enorme verdener, nær størrelse i forhold til gassgigantene Jupiter og Saturn.
Det er lett å forstå hvorfor det er slik. Tydeligvis er større objekter lettere å finne enn mindre objekter. Men et team av forskere i Tyskland har utviklet en måte å skure Keplers data på, og de har funnet 18 små planeter som er omtrent på størrelse med jorden. Dette er betydelig.
"Vår nye algoritme er med på å tegne et mer realistisk bilde av eksoplanettpopulasjonen i verdensrommet."
Michael Hippke, Sonneberg Observatory.
I tilfelle du ikke er kjent med planetjaktteknikker, og Kepler-romfartøyet spesielt, brukte den det som kalles "transittmetoden" for å finne planeter. Hver gang en planet går foran stjernen sin, kalles det en transitt. Kepler var fininnstilt for å oppdage fallet i stjernelys forårsaket av en eksoplanets transport.
Fallet i stjernelys er lite, og veldig vanskelig å oppdage. Men Kepler ble bygget for formålet. Kepler-romfartøyet, i kombinasjon med oppfølgingsobservasjoner med andre teleskoper, kunne også bestemme størrelsen på planeten, og til og med få en indikasjon på planetens tetthet og andre egenskaper.
Forskere mistenkte sterkt at Kepler-dataene ikke var representative for befolkningen i eksoplaneter på grunn av samplingsfordelene. Det hele kommer til detaljer om hvordan Kepler bruker transittmetoden for å finne eksoplaneter.
Siden Kepler undersøkte over 200.000 stjerner for å oppdage fall i stjernelys forårsaket av transittflytting av eksoplaneter, måtte mye av analysen av Kepler-dataene gjøres av datamaskiner. (Det er ikke nok fattige astronomstudenter i verden til å utføre arbeidet.) Så forskere stolte på algoritmer for å kamme Kepler-dataene for transitter.
"Standard søkealgoritmer prøver å identifisere plutselige dråper i lysstyrke," forklarer Dr. René Heller fra MPS, første forfatter av de nåværende publikasjonene. “I virkeligheten ser en stjerneskive imidlertid litt mørkere ut enn i midten. Når en planet beveger seg foran en stjerne, blokkerer den derfor i utgangspunktet mindre stjernelys enn midt på tidspunktet for transitt. Den maksimale nedtoningen av stjernen skjer i midten av transittet rett før stjernen gradvis blir lysere igjen, forklarer han.
Her blir det det vanskelig å oppdage eksoplanett. Ikke bare forårsaker en større planet et større fall i lysstyrken enn en mindre planet, men en stjerners lysstyrke svinger naturlig også, noe som gjør mindre planeter enda vanskeligere å oppdage.
Trikset for Heller og teamet med astronomer var å utvikle en annen eller kanskje "smartere" algoritme som tar hensyn til lyskurven til en stjerne. For en observatør som Kepler er midten av stjernen den lyseste, og store planeter forårsaker en veldig distinkt og rask nedtoning av lyset. Men hva med på kanten, eller lemmen, av en stjerne. Var det mulig at overganger av mindre planeter ikke ble oppdaget i det dimmere lyset?
Ved å forbedre følsomheten til søkealgoritmen kunne teamet svare på det spørsmålet med et overbevisende "ja."
"I de fleste planetariske systemer som vi studerte, er de nye planetene de minste."
Kai Rodenbeck, Universitetet i Gottingen, MPS.
"Vår nye algoritme er med på å tegne et mer realistisk bilde av eksoplanettpopulasjonen i verdensrommet," oppsummerer Michael Hippke fra Sonneberg Observatory. "Denne metoden utgjør et betydelig skritt fremover, spesielt i jakten på jordlignende planeter."
Resultatet? "I de fleste planetariske systemer som vi studerte, er de nye planetene de minste," sa medforfatter Kai Rodenbeck ved University of Göttingen og Max Planck Institute for Solar System Research. Ikke bare fant de ytterligere 18 jordstore planeter, men de fant den minste eksoplaneten ennå, bare 69% av jordens størrelse. Og den største av de 18 er knapt dobbelt så stor som jorden. Dette er i skarp kontrast til de fleste av exoplanetene funnet av Kepler, som ligger i størrelsesområdet til Jupiter og Saturn.
Ikke bare er disse nye planetene små, men de er nærmere stjernene sine enn deres tidligere oppdagede søsken. Så ikke bare gir den nye algoritmen oss et mer nøyaktig bilde av eksoplaneterpopulasjoner etter størrelse, det gir oss også et tydeligere bilde av banene deres.
På grunn av sin nærhet til stjernene sine, er de fleste av disse planetene brennere med overflatetemperaturer over 100 Celsius, og noen overstiger 1 000 Celsius. Men det er ett unntak: en av dem går i bane rundt en rød dvergstjerne og ser ut til å være i den beboelige sonen, der flytende vann kan vedvare.
Det kan være flere mindre eksoplaneter gjemt i Kepler-dataene. Så langt har Heller og teamet hans bare brukt sin nye teknikk på noen av stjernene som ble undersøkt av Kepler. De fokuserte på drøyt 500 Kepler-stjerner som allerede var kjent for å være vert for eksoplaneter. Hva vil de finne hvis de undersøker de andre 200 000 stjernene?
Det er et vitenskapelig faktum at hver metode for å måle noe har en innebygd samplingsskjevhet. Det er en av begrensningene i enhver vitenskapelig studie. Teamet bak denne nye eksoplanettalgoritmen erkjenner fullstendig at metoden deres også kan inneholde en samplingsskjevhet.
Mindre planeter på fjernere baner kan ha veldig lange omløpstider. I solsystemet vårt tar Pluto 248 år å fullføre en bane rundt sola. For å oppdage en planet som det, kan det ta opptil 248 års observasjon før vi oppdaget en transitt.
Likevel projiserer de at de vil finne mer enn 100 andre eksoplaneter på jordstørrelse i resten av Kepler-dataene. Det er ganske mange, men det kan være et beskjedent anslag med tanke på at Kepler-dataene dekker over 200 000 stjerner.
Styrken til den nye søkealgoritmen vil strekke seg utover Kepler-dataene. I følge prof. Dr. Laurent Gizon, administrerende direktør ved MPS, kan fremtidige planjaktoppdrag også bruke den til å avgrense resultatene. "Denne nye metoden er også spesielt nyttig for å forberede det kommende PLATO-oppdraget (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) som skal lanseres i 2026 av European Space Agency", sa prof. Gizon.
Teamet publiserte resultatene i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Artikkelen deres har tittelen "Undersøkelse om minstekvadratstransport. II. Oppdagelse og validering av 17 nye planter under jordens størrelse i flere planeter fra K2. "
