Vedci, ktorí pracujú s údajmi z Keplerovej misie, objavili ďalších 18 svetov veľkosti Zeme. Tím použil na nájdenie týchto planét novšiu, prísnejšiu metódu česania dát. Medzi 18 je najmenší exoplanet, aký sa kedy našiel.
Misia Kepler bola veľmi úspešná a dnes vieme o viac ako 4 000 exoplanetách vo vzdialených solárnych systémoch. V Keplerových údajoch je však pochopená chyba vzorkovania: kozmická loď mohla ľahšie nájsť veľké planéty ako malé. Väčšina Keplerových exoplanet je obrovských svetov, čo do veľkosti blízko plynových gigantov Jupiter a Saturn.
Je ľahké pochopiť, prečo je to tak. Je zrejmé, že väčšie objekty sa dajú ľahšie nájsť ako menšie objekty. Tím vedcov v Nemecku však vyvinul spôsob, ako zisťovať Keplerove údaje, a našli 18 malých planét, ktoré sú o veľkosti Zeme. To je významné.
„Náš nový algoritmus pomáha vykresliť realistickejší obraz populácie exoplanet vo vesmíre.“
Michael Hippke, observatórium Sonneberg.
V prípade, že nie ste oboznámení s technikami lovu planét a konkrétne s Keplerovou kozmickou loďou, použilo to tzv. Tranzitnú metódu hľadania planét. Zakaždým, keď planéta prejde pred svoju hviezdu, nazýva sa to tranzit. Kepler bol jemne vyladený, aby zistil pokles hviezdneho svetla spôsobený tranzitom exoplanety.
Pokles v hviezdnom svetle je nepatrný a je veľmi ťažké ho zistiť. Ale Kepler bol postavený na tento účel. Kozmická loď Kepler v kombinácii s následnými pozorovaniami s inými ďalekohľadmi môže tiež určiť veľkosť planéty a dokonca získať údaje o jej hustote a ďalších charakteristikách.
Vedci silne predpokladali, že Keplerove údaje nie sú reprezentatívne pre populáciu exoplanet kvôli vzorkovacej zaujatosti. Všetko sa týka špecifík toho, ako Kepler používa metódu tranzitu na nájdenie exoplanet.
Pretože Kepler skúmal viac ako 200 000 hviezd, aby odhalil poklesy v hviezdnom svetle spôsobené tranzitujúcimi exoplanetami, veľkú časť analýzy Keplerových údajov museli vykonať počítače. (Na svete nie je dosť ochudobnených študentov astronómie na to, aby to urobili.) Vedci sa preto spoliehali na algoritmy, ktoré vyčíslili Keplerove údaje za tranzity.
„Algoritmy štandardného vyhľadávania sa snažia identifikovať náhly pokles jasu,“ vysvetľuje Dr. René Heller z MPS, prvý autor aktuálnych publikácií. „V skutočnosti sa však hviezdny disk na okraji javí o niečo tmavší ako v strede. Keď sa planéta pohybuje pred hviezdou, spočiatku blokuje menej hviezdneho svetla ako v strede tranzitu. Maximálne stmievanie hviezdy nastáva v strede tranzitu tesne predtým, ako sa hviezda opäť stáva jasnejšou, “vysvetľuje.
Tu je problematika detekcie exoplanet. Väčšia planéta nielenže spôsobuje väčší pokles jasu ako menšia planéta, ale aj jas hviezdy prirodzene kolíše, takže detekciu menších planét je ešte ťažšie.
Trénerom pre Heller a tím astronómov bolo vyvinúť iný alebo možno „inteligentnejší“ algoritmus, ktorý zohľadní svetelnú krivku hviezdy. Pozorovateľ ako Kepler je uprostred hviezdy najjasnejšou a veľké planéty spôsobujú veľmi zreteľné rýchle stmievanie svetla. Ale čo hrana alebo končatina hviezdy. Bolo možné, že prechody menších planét v tomto stmievateľnom svetle neboli odhalené?
Tým, že tím zlepšil citlivosť vyhľadávacieho algoritmu, bol tím schopný na túto otázku odpovedať presvedčivým „áno“.
"Vo väčšine planetárnych systémov, ktoré sme študovali, sú nové planéty najmenšie."
Kai Rodenbeck, University of Gottingen, MPS.
„Náš nový algoritmus pomáha vykresliť realistickejší obraz populácie exoplanet vo vesmíre,“ zhŕňa Michael Hippke z Sonneberg Observatory. „Táto metóda predstavuje významný krok vpred, najmä pri hľadaní planét podobných Zemi.“
Výsledok? „Vo väčšine planetárnych systémov, ktoré sme študovali, sú nové planéty najmenšie,“ uviedol spoluautor Kai Rodenbeck z University of Göttingen a Max Planck Institute for Solar System Research. Nielen, že našli ďalších 18 planét veľkosti Zeme, ale našli najmenšiu exoplanetu, iba 69% veľkosti Zeme. A najväčší z 18 je sotva dvakrát väčší ako Zem. To je v ostrom kontraste s väčšinou exoplanet nájdených Keplerom, ktoré sú v rozsahu veľkostí Jupiter a Saturn.
Nielenže sú tieto nové planéty malé, ale sú bližšie k svojim hviezdam ako ich predtým objavení súrodenci. Nový algoritmus nám teda nielen poskytuje presnejší obraz o populáciách exoplanet podľa veľkosti, ale tiež nám poskytuje jasnejší obraz o ich obežných dráhach.
Väčšina z týchto planét je kvôli svojej blízkosti k svojim hviezdam spálená s povrchovými teplotami nad 100 stupňov Celzia a niektorými nad 1000 stupňov Celzia. Je tu však jedna výnimka: jedna z nich obieha červenú trpasličí hviezdu a zdá sa, že je v obývateľnej zóne, kde môže pretrvávať tekutá voda.
V údajoch Keplerov môžu byť skryté ďalšie menšie exoplanety. Heller a jeho tím doteraz používali svoju novú techniku iba na niektorých hviezdach skúmaných Keplerom. Zamerali sa na viac ako 500 hviezd Keplera, o ktorých už bolo známe, že hostia exoplanety. Čo nájdu, ak preskúmajú ďalších 200 000 hviezd?
Je vedeckou skutočnosťou, že každá metóda merania niečoho má vlastnú odchýlku od odberu vzoriek. Je to jedno z obmedzení v každej vedeckej štúdii. Tím, ktorý stojí za týmto novým exoplanetovým algoritmom, plne uznáva, že ich metóda môže obsahovať aj skreslenie vzorky.
Menšie planéty na vzdialenejších obežných dráhach môžu mať veľmi dlhé obežné dráhy. V našej slnečnej sústave trvá Pluto 248 rokov, kým dokončí jednu obežnú dráhu okolo Slnka. Na zistenie takejto planéty môže trvať až 248 rokov, kým zistíme tranzit.
Aj napriek tomu však predpokladajú, že vo zvyšných údajoch Keplera nájdu viac ako 100 ďalších exoplaniet Zemskej veľkosti. To je síce málo, ale môže to byť skromný odhad, ak vezmeme do úvahy, že údaje služby Kepler pokrývajú viac ako 200 000 hviezd.
Sila nového vyhľadávacieho algoritmu presiahne údaje Keplera. Podľa Prof. Dr. Laurenta Gizona, generálneho riaditeľa MPS, budú môcť budúce misie lovu planét tiež použiť na spresnenie svojich výsledkov. „Táto nová metóda je obzvlášť užitočná pri príprave na nadchádzajúcu misiu PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), ktorú má Európska vesmírna agentúra spustiť v roku 2026,“ uviedol prof. Gizon.
Výsledky zverejnil tím v časopise Astronomy and Astrophysics. Ich príspevok je nazvaný „Transit najmenších štvorcov. II. Objavovanie a validácia 17 nových planét sub-k super-zemským v multi-planétových systémoch od K2. “
