Znanstvenici koji rade s podacima iz misije Kepler otkrili su dodatnih 18 svjetova veličine Zemlje. Tim je za pronalazak ovih planeta koristio noviju, strožiju metodu češljanja podataka. Među 18 je najmanja egzoplaneta ikad pronađena.
Keplerova misija bila je vrlo uspješna i sada znamo za više od 4.000 egzoplaneta u udaljenim solarnim sustavima. Ali postoji jasna pogreška uzorkovanja u Keplerovim podacima: svemirskom brodu je bilo lakše pronaći velike planete, a ne male. Većina egzoplaneta Keplera ogromni su svjetovi, u blizini veličine plinskih divova Jupitera i Saturna.
Lako je shvatiti zašto je to tako. Očito je da je veće predmete lakše naći nego manje predmete. No, tim znanstvenika u Njemačkoj razvio je način pretraživanja Keplerovih podataka i pronašli su 18 malih planeta otprilike veličine Zemlje. Ovo je značajno.
"Naš novi algoritam pomaže da se nacrta realnija slika populacije egzoplaneta u svemiru."
Michael Hippke, Zvjezdarnica Sonneberg.
U slučaju da niste upoznati s tehnikama lova na planete, a posebno sa svemirskim brodom Kepler, koristili su ono što se naziva "tranzitna metoda" za pronalaženje planeta. Svaki put kada planet prođe ispred svoje zvijezde, to se zove tranzit. Kepler je fino podešen da otkrije pad zvjezdanog svjetla uzrokovan tranzitom egzoplanete.
Pad zvjezdanog svjetla je neznatan i vrlo ga je teško otkriti. Ali Kepler je izgrađen za svrhu. Svemirska letjelica Kepler, u kombinaciji s naknadnim promatranjima s drugim teleskopima, također je mogla odrediti veličinu planeta, pa čak i dobiti naznaku njegove gustoće i drugih karakteristika.
Znanstvenici su čvrsto sumnjali da Keplerovi podaci nisu reprezentativni za populaciju egzoplaneta zbog pristranosti uzorkovanja. Sve se svodi na specifičnosti načina na koji Kepler koristi tranzitnu metodu za pronalazak egzoplaneta.
Budući da je Kepler pregledao više od 200.000 zvijezda kako bi otkrio zvjezdane zrake uzrokovane tranzitom egzoplaneta, većinu analiza Keplerovih podataka morala su obaviti računala. (Na svijetu nema dovoljno osiromašenih studenata s astronomije.) Znanstvenici su se oslanjali na algoritme za kombiniranje Keplerovih podataka za tranzite.
"Standardni algoritmi pretraživanja pokušavaju identificirati nagle pada svjetline", objašnjava dr. René Heller iz MPS-a, prvi autor trenutnih publikacija. "U stvarnosti, međutim, zvjezdani disk izgleda malo tamnije na rubu nego u sredini. Kad se planet kreće ispred zvijezde, ona u početku blokira manje zvijezde svjetlosti nego u sredini tranzita. Maksimalno zatamnjenje zvijezde događa se u središtu tranzita neposredno prije nego što zvijezda opet postepeno postane svjetlija “, objašnjava on.
Evo gdje otkrivanje egzoplaneta postaje komplicirano. Ne samo da veći planet uzrokuje veći pad svjetline od manjeg planeta, već i sjaj zvijezde prirodno fluktuira, čineći manje planete još težim za otkrivanje.
Trik za Hellera i tim astronoma bio je razviti drugačiji ili možda „pametniji“ algoritam koji uzima u obzir svjetlosnu krivulju zvijezde. Promatraču poput Keplera, sredina zvijezde je najsvjetlija, a veliki planeti uzrokuju vrlo izraženo, brzo prigušavanje svjetla. Ali što je s rubom ili udovima zvijezde. Je li moguće da tranziti manjih planeta idu u tom prigušenom svjetlu neprimijećeni?
Poboljšavajući osjetljivost algoritma pretraživanja, tim je uspio odgovoriti na to pitanje uvjerljivim „da“.
"U većini planetarnih sustava koje smo proučavali, nove su planete najmanje."
Kai Rodenbeck, Sveučilište u Gottingenu, MPS.
„Naš novi algoritam pomaže da se nacrta realnija slika populacije egzoplaneta u svemiru“, rezimira Michael Hippke iz Opservatorija Sonneberg. "Ova metoda predstavlja značajan korak naprijed, posebno u potrazi za planetima sličnim Zemlji."
Rezultat? "U većini planetarnih sustava koje smo proučavali, novi su planeti najmanje", rekao je koautor Kai Rodenbeck sa Sveučilišta u Göttingenu i Institut Max Planck za istraživanje solarnog sustava. Oni ne samo da su pronašli dodatnih 18 planeta veličine Zemlje, već su pronašli i najmanju egzoplanetu, samo 69% veličine Zemlje. A najveći od 18 jedva je dvostruko veći od Zemlje. To je u oštroj suprotnosti s većinom egzoplaneta koje je pronašao Kepler, a koji se nalaze u veličinskom rasponu Jupitera i Saturna.
Ne samo da su ove nove planete male, već su bliže i svojim zvijezdama od svojih ranije otkrivenih braća i sestara. Dakle, novi algoritam ne daje nam precizniju sliku veličine egzoplaneta već nam daje i jasniju sliku njihovih orbita.
Zbog blizine njihovih zvijezda, većina ovih planeta su bahači sa površinskom temperaturom većom od 100 Celzijusa, a neki i većom od 1000 Celzijusa. No postoji jedan izuzetak: jedan od njih orbitira oko zvijezde crvenog patuljaka i čini se da je u naseljenoj zoni, gdje tekuća voda može ostati.
U Keplerovim podacima može biti skriveno više manjih egzoplaneta. Do sada su Heller i njegov tim svoju novu tehniku koristili samo na nekim zvijezdama koje je Kepler pregledao. Usredotočili su se na nešto više od 500 Keplerovih zvijezda za koje je već poznato da su domaći egzoplaneti. Što će naći ako ispitaju ostalih 200.000 zvijezda?
Znanstvena je činjenica da svaka metoda mjerenja nečega ima svojstvenu pristranost uzorkovanja. To je jedno od ograničenja u bilo kojem znanstvenom istraživanju. Tim iza ovog novog algoritma egzoplaneta u potpunosti priznaje da njihova metoda može sadržavati i pristranost uzorkovanja.
Manji planeti na udaljenijim orbitama mogu imati vrlo dugačka orbitalna razdoblja. U našem Sunčevom sustavu Plutonu je potrebno 248 godina da ispuni jednu orbitu oko Sunca. Da bismo otkrili takav planet, možda će trebati promatranje do 248 godina prije nego što otkrijemo tranzit.
Unatoč tome, oni projiciraju da će u ostalim Keplerovim podacima pronaći više od 100 egzoplaneta veličine Zemlje. To je prilično nekoliko, ali može biti skromna procjena, s obzirom na to da podaci Keplera pokrivaju više od 200 000 zvijezda.
Snaga novog algoritma pretraživanja proširit će se iznad podataka Keplera. Prema prof. Dr. Laurentu Gizonu, izvršnom direktoru MPS-a, buduće misije za lov na planete također ih mogu koristiti za pročišćavanje njihovih rezultata. "Ova je nova metoda posebno korisna za pripremu za nadolazeću misiju PLATO (Planetarni tranziti i oscilacije zvijezda) koju će Europska svemirska agencija pokrenuti 2026.", rekao je prof. Gizon.
Tim je svoje rezultate objavio u časopisu Astronomy and Astrophysics. Njihov rad naslovljen je "Tranzitni pregled najmanje kvadrata. II. Otkrivanje i potvrda 17 novih planeta veličine super-Zemlje u sustavima s više planeta iz K2. "
