Vědci pracující s údaji z mise Kepler objevili dalších 18 světů velikosti Země. Tým použil novější, přísnější metodu česání dat k nalezení těchto planet. Mezi 18 je nejmenší exoplanet, jaký kdy byl nalezen.
Mise Kepler byla velmi úspěšná a nyní víme o více než 4 000 exoplanet ve vzdálených solárních systémech. V Keplerových datech je však pochopena chyba vzorkování: kosmická loď mohla snadněji najít velké planety než malé. Většina Keplerových exoplanet jsou obrovské světy, blízké velikosti plynových obrů Jupiter a Saturn.
Je snadné pochopit, proč tomu tak je. Je zřejmé, že větší objekty je snazší najít než menší objekty. Tým vědců v Německu však vyvinul způsob, jak zjišťovat Keplerova data, a našli 18 malých planet, které jsou o velikosti Země. To je významné.
"Náš nový algoritmus pomáhá vykreslit realističtější obrázek populace exoplanet ve vesmíru."
Michael Hippke, Sonnebergova observatoř.
V případě, že nejste obeznámeni s technikami lovu planet a konkrétně s kosmickou lodí Kepler, použila to, co se nazývá „tranzitní metoda“ nalezení planet. Pokaždé, když planeta projde před hvězdou, nazývá se to tranzit. Kepler byl jemně vyladěn, aby zjistil pokles hvězdného světla způsobený tranzitem exoplanety.
Pokles hvězdného světla je nepatrný a velmi těžko detekovatelný. Kepler byl ale postaven pro tento účel. Kosmická loď Kepler, v kombinaci s následnými pozorováními s jinými dalekohledy, mohla také určit velikost planety a dokonce získat indikaci její hustoty a dalších charakteristik.
Vědci silně podezírali, že Keplerova data nebyla reprezentativní pro populaci exoplanet kvůli vzorkovací zaujatosti. Všechno jde o specifika toho, jak Kepler používá k vyhledání exoplanet tranzitní metodu.
Protože Kepler zkoumal přes 200 000 hvězd, aby zjistil poklesy ve hvězdném světle způsobené tranzitujícími exoplanety, musela být velká část analýzy Keplerových dat provedena pomocí počítačů. (Na světě není dost zbídačených studentů z astronomie na světě, aby to mohli dělat.) Vědci se proto spoléhali na algoritmy, které mají za úkol prolézat Keplerova data.
„Standardní vyhledávací algoritmy se pokoušejí identifikovat náhlé poklesy jasu,“ vysvětluje Dr. René Heller z MPS, první autor aktuálních publikací. „Ve skutečnosti se však hvězdný disk zdá na okraji o něco tmavší než ve středu. Když se planeta pohybuje před hvězdou, zpočátku blokuje méně hvězdného světla než ve středu tranzitu. K maximálnímu ztlumení hvězdy dochází ve středu tranzitu těsně předtím, než se hvězda opět stane jasnější, “vysvětluje.
Zde je detekce exoplanet složitá. Nejenom, že větší planeta způsobí větší pokles jasu než menší planeta, ale jas hvězdy přirozeně také kolísá, což ztěžuje detekci menších planet.
Trikem pro Hellera a tým astronomů bylo vyvinout jiný nebo snad „chytřejší“ algoritmus, který zohlední světelnou křivku hvězdy. Pro pozorovatele, jako je Kepler, je střed hvězdy nejjasnější a velké planety způsobují velmi zřetelné, rychlé ztlumení světla. Ale co hrana nebo končetina hvězdy. Bylo možné, že průchody menších planet nebyly v tomto stmívacím světle odhaleny?
Zlepšením citlivosti vyhledávacího algoritmu byl tým schopen odpovědět na tuto otázku přesvědčivým „ano“.
"Ve většině planetárních systémů, které jsme studovali, jsou nové planety nejmenší."
Kai Rodenbeck, University of Gottingen, MPS.
"Náš nový algoritmus pomáhá vykreslit realističtější obrázek populace exoplanet ve vesmíru," shrnuje Michael Hippke z Sonneberg Observatory. "Tato metoda představuje významný krok vpřed, zejména při hledání planet podobných Zemi."
Výsledek? "Ve většině planetárních systémů, které jsme studovali, jsou nové planety nejmenší," řekl spoluautor Kai Rodenbeck z University of Göttingen a Max Planck Institute for Solar System Research. Nejen, že našli dalších 18 planet velikosti Země, ale našli ještě nejmenší exoplanetu, pouze 69% velikosti Země. A největší z 18 je sotva dvakrát větší než Země. To je v ostrém kontrastu s většinou exoplanet nalezených Keplerem, které jsou v rozsahu velikostí Jupiter a Saturn.
Nejen, že jsou tyto nové planety malé, ale jsou blíže ke svým hvězdám, než jejich dříve objevené sourozenci. Nový algoritmus nám nejen poskytuje přesnější obrázek o populacích exoplanet podle velikosti, ale také nám poskytuje jasnější představu o jejich oběžné dráze.
Kvůli jejich blízkosti k jejich hvězdám, většina z těchto planet jsou popáleniny s povrchovými teplotami vyššími než 100 ° C a některé přesahujícími 1000 Celsia. Ale je tu jedna výjimka: jedna z nich obíhá kolem červené trpasličí hvězdy a zdá se, že je v obytné zóně, kde může přetrvávat tekutá voda.
V Keplerových datech může být ukryto více menších exoplanet. Heller a jeho tým dosud používali svou novou techniku pouze na některých hvězdách zkoumaných Keplerem. Zaměřili se na něco málo přes 500 keplerských hvězd, o nichž už bylo známo, že hostují exoplanety. Co najdou, pokud prozkoumají dalších 200 000 hvězd?
Je vědeckou skutečností, že každá metoda měření něčeho má vlastní předpojatost vzorkování. Je to jedno z omezení jakékoli vědecké studie. Tým za tímto novým algoritmem exoplanetu plně uznává, že jejich metoda může také obsahovat zkreslení vzorkování.
Menší planety na vzdálenějších drahách mohou mít velmi dlouhé orbitální období. V naší Sluneční soustavě trvá Pluto 248 let, než dokončí jednu oběžnou dráhu kolem Slunce. Abychom detekovali takovou planetu, může trvat až 248 let pozorování, než zjistíme tranzit.
Přesto projektují, že ve zbývajících Keplerových datech najdou více než 100 dalších exoplanet Země. To je docela málo, ale může to být skromný odhad, vezmeme-li v úvahu, že Keplerova data pokrývají více než 200 000 hvězd.
Síla nového vyhledávacího algoritmu se rozšíří za Keplerova data. Laurent Gizon, generální ředitel společnosti MPS, ji podle prof. Dr. Laurenta Gizona mohou také použít k upřesnění svých výsledků v budoucích misích na lov planet. „Tato nová metoda je také zvláště užitečná při přípravě na nadcházející misi PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), kterou má Evropská kosmická agentura zahájit v roce 2026,“ uvedl prof. Gizon.
Tým zveřejnil své výsledky v časopise Astronomy and Astrophysics. Jejich příspěvek je nazván „Průzkum nejmenších čtverců o tranzitu. II. Objev a validace 17 nových planet sub-super super Země v systémech s více planetami od společnosti K2. “
