V posledních třiceti letech byly mimo naši sluneční soustavu objeveny tisíce extra-solárních planet. Z velké části byly zjištěny agenturou Kepler Vesmírný dalekohled pomocí techniky nazvané Transit Photometry. Pro tuto metodu astronomové měří periodické poklesy v jasu hvězdy - což je výsledek planet, které před nimi procházejí vzhledem k pozorovateli - k potvrzení přítomnosti planet.
Díky novému výzkumu prováděnému týmem profesionálních a amatérských astronomů bylo nedávno objeveno něco mnohem menšího než planety obíhající na vzdálenou hvězdu. Podle nové studie publikované výzkumným týmem bylo pozorováno šest exokomů obíhajících kolem KIC 3542116, spektrální hvězdy typu F2V, která se nachází 800 světelných let od Země. Tyto komety jsou dosud nejmenšími objekty detekujícími metodu Transit Photometry.
Studie, která podrobně popisuje jejich nálezy s názvem „Pravděpodobně tranzitní exokomety detekované Keplerem“, se nedávno objevila v Měsíční oznámení královské astronomie Společnost. Tým vedený Saulem Rappaportem z Institutu pro astrofyziku a vesmírný výzkum MIT v Kosovu se tým také skládal z amatérských astronomů, členů Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA), University of Texas, Northeastern University a NASA's Ames Research Center.
Toto je poprvé, co byla Transit Photometry použita k detekci objektů malých jako komety. Tyto komety byly koule ledu a prachu - co do velikosti srovnatelné s Halleyovou kometou - a bylo zjištěno, že před vypařováním cestují rychlostí asi 160 934 km / h (100 000 mph). Vědci je dokázali odhalit vybráním ocasu, mraků prachu a plynu, které se vytvářejí, když se komety přibližují ke své hvězdě a začnou sublimovat.
Nebyl to snadný úkol, protože ocasy dokázaly zakrýt jen asi desetinu 1% světla hvězdy. Jak uvedl Saul Rappaport, který je profesorským emeritem fyziky v Kavliho ústavu pro astrofyziku a vesmírný výzkum, v tiskové zprávě MIT:
"Je úžasné, že něco o několik řádů menších než Země lze zjistit jen na základě skutečnosti, že vydává hodně trosek." Je docela působivé vidět něco tak malého, tak daleko. “
Zásluhu na původní detekci získal Thomas Jacobs, amatérský astronom, který žije v Bellevue ve Washingtonu a je členem Planet Hunters. Tento občanský vědecký projekt byl poprvé založen Yale University a skládá se z amatérských astronomů, kteří věnovali svůj čas hledání exoplanet. Členům je umožněn přístup k údajům z internetu Keplerův kosmický dalekohled v naději, že si všimnou věcí, které by počítačové algoritmy mohly chybět.
Již v lednu začal Jacobs skenovat data získaná během čtyř let KeplerHlavní poslání. Během této fáze, která trvala od roku 2009 do roku 2013, Kepler naskenovalo přes 200 000 hvězd a provedlo měření jejich světelných křivek. Po pěti měsících prosévání dat (18. března) si všiml několika zvědavých světelných vzorů při hluku pozadí pocházejícím z KIC 3542116. Jak Jacobs řekl:
„Hledání objektů zájmu o Keplerova data vyžaduje trpělivost, vytrvalost a vytrvalost. Pro mě je to forma lovu pokladů s vědomím, že na objevení čeká zajímavá událost. Je to všechno o průzkumu a bytí v lovu, kam jen málo cestovalo dříve. “
Konkrétně Jacobs hledal známky jednotlivých tranzitů, které nejsou jako ty, které jsou způsobeny planetami obíhajícími kolem hvězdy (tj. Periodické). Při pohledu na KIC 3542116 si všiml tří samostatných tranzitů a poté varoval Rappaporta a Andrewa Vanderburga jako astrofyzika na texaské univerzitě a člena CfA. Jacobs v minulosti pracoval s oběma muži a chtěl, aby se k těmto zjištěním vyjádřil.
Jak si vzpomněl Rapport, proces interpretace dat byl náročný, ale prospěšný. Zpočátku poznamenali, že světelné křivky se nepodobaly těm způsobeným planetárními tranzity, které se vyznačují náhlým a prudkým poklesem světla, následovaným prudkým vzestupem. Časem si Rapport všiml, že asymetrie ve třech světelných křivkách připomínala ty rozpadlé planety, které pozorovali předtím.
"Seděli jsme na tom měsíc, protože jsme nevěděli, co to je - tranzitní planety nevypadají takto," řekl Rappaport. "Pak mi došlo, že:" Hej, vypadají jako něco, co jsme předtím neviděli ... Mysleli jsme si, že jediný druh těla, který dokáže udělat to samé a ne opakovat, je ten, který se nakonec nakonec zničí. " Jediná věc, která vyhovuje návrhu zákona a má dostatečně malou hmotnost, aby se zničila, je kometa. “
Výzkumný tým na základě svých výpočtů, které naznačují, že každá kometa zablokovala asi jednu desetinu 1% světla hvězdy, dospěl k závěru, že kometa se pravděpodobně úplně rozpadla a vytvořila stopu prachu, která stačila k blokování světla před několika měsíci předtím zmizel. Poté, co provedli další pozorování, zaznamenali také tři další tranzity ve stejném časovém období, které byly podobné těm, které si všiml Jacobs.
Skutečnost, že se zdálo, že se těchto šest exokomů v posledních čtyřech letech dostalo velmi blízko ke své hvězdě, vyvolává některé zajímavé otázky a jejich zodpovězení by mohlo mít drastické důsledky pro mimoslunářský výzkum. Mohlo by to také posunout naše chápání naší vlastní sluneční soustavy. Jak vysvětlil Vanderburg:
"Proč je ve vnitřních částech těchto solárních systémů tolik komet?" Je to v těchto systémech extrémní bombardovací období? To byla opravdu důležitá součást naší vlastní formace sluneční soustavy a možná přinesla vodu na Zemi. Možná, že studujeme exokomety a zjistíme, proč se vyskytují kolem tohoto typu hvězdy ... mohlo by nám poskytnout nějaký vhled do toho, jak k bombardování dochází v jiných solárních systémech. “
Před 4,1 až 3,8 miliardami let zažila Sluneční soustava období intenzivní kometové aktivity známé jako Pozdní těžké bombardování. Během této doby se předpokládá, že asteroidy a komety pravidelně zasahovaly do vnitřní sluneční soustavy. Zajímavé je, že toto období těžkého bombardování bylo považováno za to, co bylo odpovědné za distribuci vody na Zemi a na další pozemské planety.
Jak je uvedeno, KIC 3542116 patří do spektrálního typu F2V, žlutobílé třídy hvězd, která je obvykle 1 až 1,4krát hmotnější než naše Slunce a docela jasná. Protože je srovnatelná co do velikosti a hmotnosti jako naše Slunce, je možné, že doba bombardování, kterou zažívá, je podobná tomu, co prošla Sluneční soustava. Sledování toho, jak se vyvíjí, by nám tedy mohlo hodně říci, jak podobná aktivita ovlivnila vývoj naší Sluneční soustavy před miliardami let.
Kromě významu studie pro studium astrofyziky a astronomie ukazuje také důležitou roli, kterou dnes hrají občanští vědci. Nebylo by to pro neúnavnou práci Jacobs, který si prohledává Keplerova data mezi prací ve svém denním zaměstnání a o víkendech, tento objev by nebyl možný.
"Mohl bych pojmenovat 10 typů věcí, které tito lidé našli v Keplerových datech, které algoritmy nemohly najít, kvůli schopnosti rozpoznávání vzorců v lidském oku," řekl Rappaport. "Nyní můžete napsat počítačový algoritmus, abyste našli tento druh komety." Při minulých vyhledáváních jim však chyběly. Byly dost hluboké, ale neměly správný tvar, který byl naprogramován do algoritmů. Myslím, že je spravedlivé říci, že by to žádný algoritmus nikdy nenašel. “
V budoucnu výzkumný tým očekává, že rozmístění Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), které povede MIT, bude i nadále provádět typ výzkumu prováděného Keplerem.
