Ved hjelp av data fra Kepler-romteleskopet har en internasjonal gruppe astronomer oppdaget det eldste kjente planetariske systemet i galaksen - et 11 milliarder år gammelt system med fem steinete planeter som alle er mindre enn Jorden. Teamet sier at denne oppdagelsen antyder at planeter i jordstørrelse har dannet seg gjennom det meste av universets 13,8 milliarder år lange historie, noe som øker muligheten for eksistensen av eldgamle liv - og potensielt avansert intelligent liv - i vår galakse.
"Det faktum at det allerede var dannet steinete planeter i galaksen for 11 milliarder år siden, antyder at beboelige jordlignende planeter sannsynligvis har eksistert i veldig lang tid, mye lenger enn solsystemets alder," sa Dr. Travis Metcalfe, Seniorforskningsforsker Space Science Institute, som var en del av teamet som brukte den unike metoden for asteroseismologi for å bestemme stjernens alder.
Stjernen, med navnet Kepler-444, er omtrent 25 prosent mindre enn solen vår og ligger 117 lysår fra Jorden. Systemet med fem kjente planeter er veldig kompakt, og alle de fem planetene går i bane rundt moderstjernen på mindre enn 10 dager, eller innen 0:08 AU, omtrent en femtedel av størrelsen på Mercurius bane.
"Stjernen er litt kjøligere enn solen (rundt 5000 K på overflaten, sammenlignet med 5800 K)," sa Metcalfe til Space Magazine, "men planetene i dette systemet forventes fremdeles å være svært bestrålte og ugjestmilde til livet," med lite til ingen atmosfærer.
Teamet skrev i papiret at systemets beboelige sone ligger 0:47 AU fra forelderstjernen, og slik at alle planeter går i bane innvendig til den indre kanten av Kepler-444 'Goldilocks zone.'
Teamet ble ledet av Tiago Campante, en stipendiat ved University of Birmingham i Storbritannia.
Planetene ble funnet ved å analysere fire år med Kepler-data, ettersom romskipet hadde nesten kontinuerlige observasjoner av Kepler-444 under Keplers aktive oppdrag. Romteleskopet tok målinger med høy presisjon av endringer i lysstyrke i stjerner i sitt synsfelt. Det er små endringer i lysstyrken når planeter passerer foran stjernene sine.
Transitsignaler indikerte fem planeter som kretser rundt Kepler-444, selv om denne stjernen har en binær følgesvenn, en M-dverg, og det var en kjedelig prosess å drille ut alle dataene for å bestemme hva som var planeter og ikke andre stjerner, samt hvilken stjerne planetene gikk i bane.
Metcalfe sa jobben med å “validere” planetene ved å utelukke alle andre mulige “falske positive” scenarier er alltid en stor utfordring for Kepler-mål.
Men asteroseismologi ble brukt til å direkte måle stjernens nøyaktige alder. Asteroseismology, eller stellar seismologi lytter i utgangspunktet til en stjerne ved å måle lydbølger. Lydbølgene reiser inn i stjernen og bringer informasjon tilbake til overflaten. Bølgene forårsaker svingninger som Kepler observerer som en rask flimring av stjernens lysstyrke.
Hvordan kan dette bidra til å bestemme en stjerners alder?
"Når en stjerne eldes, konverterer den hydrogen til helium i kjernen," sa Metcalfe via e-post. "Dette endrer middeltettheten til stjernen over tid, og asteroseismologi gir et veldig presist mål på middeltettheten (fra den vanlige avstanden til de individuelle svingningsfrekvensene)."
Metcalfe sa at i dette tilfellet er usikkerheten om stjernenes alder (og dermed planetene, som dannet hovedsakelig samtidig) bare 9%, sammenlignet med en typisk usikkerhet på 30-50% fra andre metoder basert på rotasjon. (gyrochronology) eller andre egenskaper hos stjernen.
Teamet bemerket også i papiret at dette funnet også kan være med på å kartlegge begynnelsen av epoken med planetdannelse.
"Jeg tror at dette systemet har mye å lære oss om planetdannelse og langsiktig utvikling av planetariske systemer," sa Darin Ragozzine, professor ved Florida Institute of Technology og et medlem av oppdagelsesteamet, som spesialiserer seg i transittoverføring systemer. "Med en alder på 11,2 milliarder år betyr det at dette systemet ble dannet nær begynnelsen av universets tidsalder."
Teamet skrev at dette funnet innebærer at små planeter på jordstørrelsen lett kan ha dannet seg i tidlige epoker i universets historie, selv når metaller var knappere.
”Da jorda dannet seg, var denne stjernen og dens planetesystem allerede eldre enn planeten vår er i dag,” sa Ragozzine til Space Magazine. "Vi vet ikke med sikkerhet om dette systemet har holdt seg det samme hele tiden, men det er utrolig å tenke at den lille indre planeten har gått rundt stjernen omtrent en billion ganger!"
For å finne ut mer om asteroseismologi, sjekk ut et nettsted som heter Pale Blue Dot Project. Metcalfe lanserte en ideell organisasjon som skulle hjelpe til med å skaffe forskningsmidler til Kepler Asteroseismic Science Consortium. Pale Blue Dot Project lar folk adoptere en stjerne for å støtte asteroseismologi, siden det ikke er noen NASA-finansiering for asteroseismologi.
"Mye av ekspertisen for dette eksisterer i Europa og ikke i USA, så som et kostnadsbesparende tiltak NASA outsourcet denne forskningen for Kepler-oppdraget," sa Metcalfe, "og NASA kan ikke finansiere forskere i andre land."
Metcalfe la til at programmet "adoptere en stjerne" støttet den asteroseismiske analysen av Kepler-444, "bestemmer den nøyaktige alderen som gjør dette gamle planetariske systemet så interessant ... Denne private finansieringen fra borgere rundt om i verden har vært en uvurderlig ressurs for å lette vår forskning og driv med fantastiske oppdagelser som denne. ”
Du kan hjelpe denne forskningen ved å ta i bruk en av Kepler-stjernene eller planetariske systemene.
Denne forskningen ble publisert i dag i Astrophysical Journal.
Teamets artikkel heter tittelen "Et gammelt ekstrasolært system med fem planeter under jorden."
