Zinātnieki, kas strādā ar Keplera misijas datiem, ir atklājuši vēl 18 Zemes lieluma pasaules. Komanda izmantoja jaunāku, stingrāku datu ķemmēšanas metodi, lai atrastu šīs planētas. Starp 18 ir mazākā jebkad atrasta eksoplaneta.
Keplera misija bija ļoti veiksmīga, un tagad mēs zinām vairāk nekā 4000 eksoplanetu tālās Saules sistēmās. Bet Keplera datos ir saprotama izlases kļūda: kosmosa kuģim bija vieglāk atrast lielas, nevis mazas planētas. Lielākā daļa Keplera eksoplanetu ir milzīgas pasaules, kuru lielums ir tuvu gāzes gigantu Jupiteram un Saturnam.
Ir viegli saprast, kāpēc tas tā ir. Acīmredzot lielākus objektus ir vieglāk atrast nekā mazākus objektus. Bet zinātnieku komanda Vācijā ir izstrādājusi veidu, kā iegūt Keplera datus, un viņi ir atraduši 18 mazas planētas, kas ir aptuveni Zemes lieluma. Tas ir nozīmīgi.
"Mūsu jaunais algoritms palīdz izveidot reālistiskāku eksoplanētu populācijas attēlu kosmosā."
Maikls Hipks, Sonneberga observatorija.
Gadījumā, ja jūs neesat pazīstams ar planētu medīšanas paņēmieniem un īpaši ar Keplera kosmosa kuģi, tas izmantoja tā saucamo “tranzīta metodi” planētu atrašanai. Katru reizi, kad planēta iet garām zvaigznei, to sauc par tranzītu. Keplers tika precīzi noregulēts, lai noteiktu zvaigznes starojuma kritumu, ko izraisa eksoplanetes tranzīts.
Zvaigžņu gaismas kritums ir niecīgs, un to ir ļoti grūti noteikt. Bet Keplers tika uzcelts šim mērķim. Kosmosa kuģis Kepler kombinācijā ar papildu novērojumiem ar citiem teleskopiem varētu arī noteikt planētas lielumu un pat iegūt norādi par planētas blīvumu un citām īpašībām.
Zinātniekiem bija nopietnas aizdomas, ka Keplera dati paraugu ņemšanas novirzes dēļ nebija reprezentatīvi eksoplanetu populācijai. Viss atkarīgs no tā, kā Keplers izmanto tranzīta metodi eksoplanētu atrašanai.
Tā kā Keplers pārbaudīja vairāk nekā 200 000 zvaigžņu, lai noteiktu tuvās gaismas krišanu, ko izraisa tranzitējošu eksoplanētu tranzīts, liela daļa Keplera datu analīzes bija jāveic datoriem. (Darbību veikšanai pasaulē nav pietiekami daudz nabadzīgu astronomijas klases studentu.) Tāpēc zinātnieki paļāvās uz algoritmiem, lai ķemmētu Keplera datus tranzīta vajadzībām.
“Standarta meklēšanas algoritmi mēģina noteikt pēkšņus spilgtuma kritumus,” skaidro Dr René Heller no MPS, pašreizējo publikāciju pirmais autors. “Tomēr patiesībā zvaigžņu disks malas pusē ir nedaudz tumšāks nekā centrā. Kad planēta pārvietojas zvaigznes priekšā, tā sākotnēji bloķē mazāk zvaigžņu gaismu nekā tranzīta vidū. Zvaigznes maksimālā aptumšošanās notiek tranzīta centrā tieši pirms zvaigzne atkal pamazām kļūst spožāka, ”viņš skaidro.
Šeit ir sarežģīti eksoplanetu noteikšana. Lielāka planēta ne tikai izraisa lielāku spilgtuma kritumu nekā mazāka, bet arī zvaigznes spilgtums dabiski svārstās, padarot mazākas planētas vēl grūtāk uztveramas.
Hellera un astronomu komandas triks bija izstrādāt atšķirīgu vai varbūt “gudrāku” algoritmu, kas ņemtu vērā zvaigznes gaismas līkni. Tādam novērotājam kā Keplers zvaigznes vidusdaļa ir spilgtākā, un lielās planētas rada ļoti izteiktu, ātru gaismas tuvumu. Bet kā ir ar zvaigzni vai tās daļu. Vai bija iespējams, ka mazākā planētu tranzīti tajā netika pamanīti?
Uzlabojot meklēšanas algoritma jutīgumu, komanda spēja atbildēt uz šo jautājumu ar pārliecinošu “jā”.
"Lielākajā daļā mūsu izpētīto planētu sistēmu jaunās planētas ir vismazākās."
Kai Rodenbeck, Gottingen University, MPS.
“Mūsu jaunais algoritms palīdz izveidot reālistiskāku eksoplanētu populācijas attēlu kosmosā,” rezumē Maikls Hipks no Sonneberga observatorijas. "Šī metode ir nozīmīgs solis uz priekšu, īpaši meklējot Zemei līdzīgas planētas."
Rezultāts? "Lielākajā daļā mūsu izpētīto planētu sistēmu jaunās planētas ir vismazākās," sacīja līdzautore Kai Rodenbeck no Getingenes universitātes un Maks Planka Saules sistēmas izpētes institūta. Viņi ne tikai atrada papildu 18 Zemes izmēra planētas, bet arī atrada mazāko eksoplanetu, kas ir tikai 69% no Zemes lieluma. Un lielākais no 18 ir gandrīz divreiz lielāks nekā Zeme. Tas ir krasi pretstatā lielākajai daļai Keplera atrasto eksoplanetu, kas atrodas Jupitera un Saturna izmēru diapazonā.
Šīs jaunās planētas ne tikai ir mazas, bet arī ir tuvāk zvaigznēm nekā viņu iepriekš atklātie brāļi un māsas. Tātad jaunais algoritms sniedz ne tikai precīzāku eksoplanetu populāciju attēlu pēc lieluma, bet arī sniedz skaidrāku priekšstatu par to orbītām.
Sakarā ar to, ka tās atrodas tuvu zvaigznēm, lielākā daļa no šīm planētām ir skorderi, kuru virsmas temperatūra pārsniedz 100 Celsija, bet dažu virs 1000 Celsija. Bet ir viens izņēmums: viena no tām riņķo ap sarkanu punduru zvaigzni un, šķiet, atrodas apdzīvojamā zonā, kur var saglabāties šķidrs ūdens.
Keplera datos var būt paslēptas mazākas eksoplanetes. Līdz šim Hellers un viņa komanda savu jauno tehniku ir izmantojuši tikai uz dažām zvaigznēm, kuras pārbaudīja Keplers. Viņi koncentrējās uz nedaudz vairāk kā 500 Keplera zvaigznēm, par kurām jau bija zināms, ka tās uzņem eksoplanetes. Ko viņi atradīs, ja pārbaudīs pārējās 200 000 zvaigznes?
Tas ir zinātnisks fakts, ka katrai kaut kā mērīšanas metodei ir raksturīga novirze no paraugu ņemšanas. Tas ir viens no ierobežojumiem visos zinātniskos pētījumos. Šī jaunā eksoplaneta algoritma komanda pilnībā atzīst, ka viņu metodē var būt arī izlases novirze.
Mazākām planētām, kas atrodas attālākās orbītās, var būt ļoti ilgi orbītas periodi. Mūsu Saules sistēmā Plutonam nepieciešami 248 gadi, lai pabeigtu vienu orbītu ap Sauli. Lai atklātu tādu planētu, tranzīta noteikšana var aizņemt līdz 248 gadiem.
Pat ja viņi domā, ka pārējos Keplera datos viņi atradīs vairāk nekā 100 citas Zemes izmēra eksoplanetu. Tas ir diezgan maz, bet varētu būt pieticīgs aprēķins, ņemot vērā, ka Keplera dati aptver vairāk nekā 200 000 zvaigžņu.
Jaunā meklēšanas algoritma spēks pārsniegs Keplera datus. Saskaņā ar MPS rīkotājdirektora prof. Dr. Laurent Gizon teikto, nākotnes planētu medību misijas to var izmantot arī, lai uzlabotu savus rezultātus. “Šī jaunā metode ir arī īpaši noderīga, lai sagatavotos gaidāmajai PLATO (PLAnetārā tranzīta un zvaigžņu svārstību) misijai, kuru 2026. gadā uzsāks Eiropas Kosmosa aģentūra,” sacīja prof. Gizon.
Komanda savus rezultātus publicēja žurnālā Astronomy and Astrophysics. Viņu darba nosaukums ir “Tranzīta mazāko kvadrātu aptauja. II. K2 daudzu planētu sistēmās 17 jaunu zem Zemes lieluma planētu atklāšana un apstiprināšana. ”
