Kepler-operaation tietojen kanssa työskentelevät tutkijat ovat löytäneet 18 maapallon lisämaailmaa. Ryhmä käytti uudempaa, tiukempaa menetelmää tietojen sekoittamiseen näiden planeettojen löytämiseksi. 18 joukossa on pienin koskaan löydetty eksoplaneetta.
Kepler-operaatio oli erittäin menestyvä, ja me tiedämme nyt yli 4000 eksoplaneettaa kaukaisissa aurinkojärjestelmissä. Mutta Kepler-tiedoissa on ymmärretty näytteenottovirhe: avaruusaluksen oli helpompaa löytää suuria planeettoja kuin pieniä. Suurin osa Kepler-eksoplaneetoista on valtavia maailmoja, kooltaan lähellä kaasujättiläisiä Jupiteria ja Saturnusta.
On helppo ymmärtää, miksi näin on. On selvää, että suurempia esineitä on helpompi löytää kuin pienempiä esineitä. Mutta tutkijaryhmä Saksassa on kehittänyt tavan hankkia Keplerin tietoja ja he ovat löytäneet 18 pientä planeettaa, jotka ovat maan kokoisia. Tämä on merkittävää.
"Uusi algoritmimme auttaa piirtämään realistisemman kuvan avaruuden eksoplaneetan populaatiosta."
Michael Hippke, Sonnebergin observatorio.
Jos et ole perehtynyt planeetan metsästystekniikoihin ja erityisesti Kepler-avaruusalukseen, se käytti niin kutsuttua kauttakulkumenetelmää planeettojen löytämiseen. Joka kerta, kun planeetta kulkee tähden edessä, sitä kutsutaan kauttakulkuksi. Kepler oli hienosäädetty havaitsemaan tähtivalon pudotus, joka johtui eksoplaneetan kauttakulusta.
Tähtivalon pudotus on pienimuotoinen ja erittäin vaikea havaita. Mutta Kepler rakennettiin tarkoitusta varten. Kepler-avaruusalus yhdessä muiden teleskooppien seurantahavaintojen kanssa voisi myös määrittää planeetan koon ja saada jopa tiedon planeetan tiheydestä ja muista ominaisuuksista.
Tutkijat epäilivät voimakkaasti, että Keplerin tiedot eivät edusta edustaa eksoplaneettojen populaatiota näytteenottovirheen vuoksi. Kaikki johtuu siitä, miten Kepler käyttää kauttakulkumenetelmää eksoplaneettojen löytämiseen.
Koska Kepler tutki yli 200 000 tähtiä havaitakseen tippumisia tähtivalossa, joka johtui eksoplaneettojen kauttakulkusta, suuren osan Keplerin tietojen analysoinnista piti tehdä tietokoneilla. (Maailmalla ei ole tarpeeksi köyhdytettyjä tähtitieteen korkeakouluopiskelijoita työn tekemiseen.) Joten tutkijat luottivat algoritmeihin kepler-tietojen yhdistämiseksi kauttakulkua varten.
"Vakiohakualgoritmit yrittävät tunnistaa äkilliset kirkkauden pudotukset", selittää MPS: n tohtori René Heller, nykyisten julkaisujen ensimmäinen kirjoittaja. ”Todellisuudessa tähtikiekko näyttää hiukan tummemmalta kuin keskeltä. Kun planeetta liikkuu tähden edessä, se estää aluksi vähemmän tähtivaloa kuin kauttakulkun puolivälissä. Tähteen himmennys tapahtuu etenkin keskellä juuri ennen kuin tähti muuttuu vähitellen kirkkaammaksi ”, hän selittää.
Tässä on, että eksoplaneetan havaitseminen on hankalaa. Suurempi planeetta ei vain aiheuta suurempaa vaaleuden pudotusta kuin pienempi planeetta, mutta myös tähden kirkkaus vaihtelee luonnollisesti, mikä tekee pienemmistä planeetoista entistä vaikeamman havaita.
Hellerin ja tähtitieteilijöiden ryhmän temppu oli kehittää erilainen tai ehkä “älykkäämpi” algoritmi, joka ottaa huomioon tähden valokäyrän. Keplerin kaltaiselle tarkkailijalle tähden keskikohta on kirkkain, ja suuret planeetat aiheuttavat hyvin selkeän, nopean valon himmennyksen. Entä tähden reunalla tai raajalla. Onko mahdollista, että pienempien planeettojen kauttakulkuja havaittiin tuossa himmentävässä valossa?
Parantamalla hakualgoritmin herkkyyttä, ryhmä pystyi vastaamaan kysymykseen vakuuttavalla ”kyllä”.
"Suurimmassa osassa tutkittuamme planeettajärjestelmiä uudet planeetat ovat pienimmät."
Kai Rodenbeck, Gottingenin yliopisto, MPS.
"Uusi algoritmimme auttaa piirtämään realistisemman kuvan avaruudessa olevasta eksoplaneetan väestöstä", tiivistää Sonnebergin observatorion Michael Hippke. "Tämä menetelmä on merkittävä askel eteenpäin, etenkin etsittäessä maapallomaisia planeettoja."
Lopputulos? "Suurimmassa osassa tutkittuamme planeettajärjestelmiä uudet planeetat ovat pienimmät", kertoi kirjailija Kai Rodenbeck Göttingenin yliopistosta ja Max Planckin aurinkokunnan tutkimuslaitoksesta. He eivät vain löytäneet 18 ylimääräistä maapallon planeettaa, mutta löysivät vielä pienimmän eksoplaneetan, vain 69% maan kokoisesta. Ja suurin 18: sta on tuskin kaksinkertainen maan päälle. Tämä on jyrkässä ristiriidassa useimpien Keplerin löytämien eksoplaneettojen kanssa, jotka ovat Jupiterin ja Saturnuksen kokoalueella.
Nämä uudet planeetat eivät ole vain pieniä, vaan ne ovat lähempänä tähtiään kuin aikaisemmin havaitut sisaruksensa. Joten uusi algoritmi antaa meille entistä tarkemman kuvan eksoplaneettojen populaatioista koon mukaan, se antaa meille myös selvemmän kuvan niiden kiertoradasta.
Koska ne ovat lähellä tähtiä, suurin osa näistä planeetoista on skorptoreita, joiden pintalämpötila on yli 100 celsiusastetta ja joidenkin yli 1000 celsiusastetta. Mutta on yksi poikkeus: yksi niistä kiertää punaista kääpiötähtiä ja näyttää olevan asutettavissa alueella, missä nestemäinen vesi saattaa pysyä.
Kepler-tiedoissa voi olla piilossa pienempiä eksoplaneetteja. Toistaiseksi Heller ja hänen tiiminsä ovat käyttäneet uutta tekniikkaansa vain joihinkin Keplerin tutkimiin tähtiin. He keskittyivät hieman yli 500 Kepler-tähtiä, joiden tiedettiin jo isännöivan eksoplaneetteja. Mitä he löytävät tutkiessaan muita 200 000 tähteä?
On tieteellinen tosiasia, että jokaisella jonkin mittausmenetelmällä on luontainen näytteenottopoikkeama. Se on yksi kaikkien tieteellisten tutkimusten rajoituksista. Tämän uuden eksoplanetaalialgoritmin takana oleva ryhmä myöntää täysin, että heidän menetelmänsä saattaa sisältää myös näytteenottorakenteen.
Pienemmillä planeetoilla kauempana kiertoradalla voi olla erittäin pitkiä kiertoratojaksoja. Aurinkokunnassamme Pluto vie 248 vuotta yhden kiertoradan suorittamiseen auringon ympärillä. Tällaisen planeetan havaitseminen voi viedä jopa 248 vuotta havaintoa, ennen kuin havaitsemme kauttakulun.
Silti he ennustavat löytävänsä yli 100 muuta maapallon eksoplaneettaa muusta Kepler-tiedosta. Tämä on melko vähän, mutta saattaa olla vaatimaton arvio, kun otetaan huomioon, että Keplerin tiedot kattavat yli 200 000 tähteä.
Uuden hakualgoritmin vahvuus ulottuu Kepler-datan ulkopuolelle. MPS: n toimitusjohtajan, professori Dr. Laurent Gizonin mukaan tulevat planeetan metsästysoperaatiot voivat myös käyttää sitä tarkentamaan tuloksiaan. "Tämä uusi menetelmä on erityisen hyödyllinen myös valmisteltaessa tulevaa PLATO-operaatiota (PLAnetary Transit and Oscillations of stars), jonka Euroopan avaruusjärjestö käynnistää vuonna 2026", professori Gizon sanoi.
Ryhmä julkaisi tulokset lehdessä Astronomy and Astrophysics. Heidän kirjoituksensa on nimeltään ”Transit vähiten neliöselvitys. II. K2: sta löytyi ja validoitiin 17 uutta maan alla olevaa super-Maan kokoista planeettaa moniplaneettojen järjestelmissä. "
