Znanstveniki, ki sodelujejo s podatki misije Kepler, so odkrili dodatnih 18 svetovnih svetov. Skupina je za iskanje planetov uporabila novejšo in strožjo metodo česanja podatkov. Med 18 je najmanjši eksoplanet, ki so ga kdaj našli.
Misija Kepler je bila zelo uspešna in zdaj poznamo več kot 4.000 eksoplanetov v oddaljenih sončnih sistemih. Toda v podatkih Keplerja je razumljiva napaka vzorčenja: vesoljsko plovilo je bilo lažje najti velike planete in ne majhne. Večina eksoplanetov Kepler je ogromnih svetov, ki so po velikosti blizu plinskim velikanom Jupiterju in Saturnu.
Lahko razumemo, zakaj je tako. Očitno je, da je večje predmete lažje najti kot manjše. Toda skupina znanstvenikov v Nemčiji je razvila način za iskanje Keplerjevih podatkov in našli so 18 majhnih planetov, ki so približno velikosti Zemlje. To je pomembno.
"Naš novi algoritem pomaga risati bolj realistično sliko populacije eksoplanetov v vesolju."
Michael Hippke, observatorij Sonneberg.
Če niste seznanjeni s tehnikami lova na planete in posebej s Keplerjevim vesoljskim plovilom, je za iskanje planetov uporabil tako imenovano "tranzitno metodo". Vsakič, ko planet mine pred svojo zvezdo, se imenuje tranzit. Kepler je bil natančno nastavljen, da je zaznal padec zvezdne svetlobe, ki ga je povzročil tranzit eksoplaneta.
Padec zvezdne svetlobe je minljiv in ga je zelo težko zaznati. Toda Kepler je bil zgrajen z namenom. Vesoljsko plovilo Kepler je v kombinaciji s nadaljnjimi opazovanji z drugimi teleskopi lahko tudi določilo velikost planeta in celo dobili podatke o gostoti planeta in drugih značilnostih.
Znanstveniki so močno sumili, da podatki Keplerja niso reprezentativni za populacijo eksoplanetov zaradi pristranskosti vzorčenja. Vse se spušča do posebnosti, kako Kepler uporablja metodo tranzita za iskanje eksoplanetov.
Ker je Kepler pregledal več kot 200.000 zvezd, da bi odkril potop v zvezdni svetlobi, ki ga povzroča tranzit eksoplanetov, so morali večino analiz Keplerjevih podatkov opraviti računalniki. (Na svetu ni dovolj osiromašenih študentov astronomskih diplom.) Znanstveniki so se zanašali na algoritme za združevanje Keplerjevih podatkov za tranzite.
"Standardni algoritmi iskanja poskušajo prepoznati nenadne padce svetlosti," razlaga dr. René Heller iz MPS, prvi avtor trenutnih publikacij. "V resnici pa se zvezdni disk zdi na robu nekoliko temnejši kot na sredini. Ko se planet giblje pred zvezdo, zato sprva blokira manj zvezda kot sredi tranzita. Največje zatemnitev zvezde se pojavi v središču tranzita tik preden zvezda spet postane postopoma svetlejša, "pojasnjuje.
Tukaj je zaznavanje eksoplaneta težavno. Ne samo, da večji planet povzroči večji padec svetlosti kot manjši planet, ampak tudi svetloba zvezde naravno niha, zaradi česar je manjše planete še težje zaznati.
Trik za Hellerja in ekipo astronomov je bil razviti drugačen ali morda "pametnejši" algoritem, ki upošteva svetlobno krivuljo zvezde. Za opazovalca, kot je Kepler, je sredina zvezda najsvetlejša, veliki planeti pa povzročajo zelo izrazito hitro zatemnitev svetlobe. Kaj pa na robu zvezde ali okončine. Ali je bilo mogoče, da se tranziti manjših planetov ne vidijo v tej zatemnjeni svetlobi?
Z izboljšanjem občutljivosti algoritma iskanja je moštvo na to vprašanje odgovorilo s prepričljivim "da".
"V večini planetarnih sistemov, ki smo jih preučevali, so novi planeti najmanjši."
Kai Rodenbeck, Univerza v Gottingenu, MPS.
"Naš novi algoritem pomaga risati bolj realistično sliko populacije eksoplanetov v vesolju," povzame Michael Hippke iz observatorija Sonneberg. "Ta metoda pomeni pomemben korak naprej, zlasti pri iskanju planetov, podobnih Zemlji."
Rezultat? "V večini planetarnih sistemov, ki smo jih preučevali, so novi planeti najmanjši," sta povedala soavtorica Kai Rodenbeck z univerze v Göttingenu in inštitut Max Planck za raziskave sončnega sistema. Ne le, da so našli dodatnih 18 planetov Zemlje, ampak so našli še najmanjši eksoplanet, le 69% velikost Zemlje. In največji od 18 je komaj dvakrat večji od Zemlje. To je v nasprotju z večino eksoplanetov, ki jih je našel Kepler in so v velikostnem območju Jupitra in Saturna.
Ti novi planeti niso samo majhni, ampak so bližje svojim zvezdam kot prej odkritim bratom in sestram. Novi algoritem nam ne daje le natančnejše slike populacije eksoplanetov, temveč tudi jasnejšo sliko njihovih orbit.
Zaradi bližine njihovih zvezd je večina teh planetov lovk s površinsko temperaturo nad 100 Celzija, nekateri pa tudi nad 1000 Celzija. Vendar pa obstaja ena izjema: eden od njih kroži okoli zvezde rdečega pritlikavca in zdi se, da je v naselju, kjer lahko ostane tekoča voda.
V podatkih Keplerja se lahko skriva več manjših eksoplanetov. Do zdaj sta Heller in njegova ekipa svojo novo tehniko uporabila le na nekaterih zvezdah, ki jih je pregledal Kepler. Osredotočili so se na nekaj več kot 500 Keplerjevih zvezd, za katere je bilo že znano, da gostijo eksoplanete. Kaj bodo našli, če pregledajo ostalih 200.000 zvezd?
Znanstveno je dejstvo, da ima vsaka metoda merjenja nečesa lastno pristranskost vzorčenja. To je ena od omejitev katere koli znanstvene študije. Skupina, ki stoji za tem novim algoritmom za eksoplanete, v celoti priznava, da njihova metoda lahko vsebuje tudi pristranskost vzorčenja.
Manjši planeti na bolj oddaljenih orbitah imajo lahko zelo dolga orbitalna obdobja. V našem Osončju Pluton potrebuje 248 let, da opravi eno orbito okoli Sonca. Takšen planet lahko zaznamo do 248 let opazovanja, preden zaznamo tranzit.
Kljub temu načrtujejo, da bodo v preostalih podatkih Keplerja našli več kot 100 drugih eksoplanetov Zemlje. To je kar nekaj, vendar je morda skromna ocena, če upoštevamo, da podatki Keplerja zajemajo več kot 200.000 zvezd.
Moč novega algoritma iskanja bo presegla podatke Keplerja. Po besedah prof. Dr. Laurenta Gizonja, generalnega direktorja pri MPS, ga bodoče misije za lov na planete lahko uporabijo tudi za izboljšanje njihovih rezultatov. "Ta nova metoda je še posebej koristna za pripravo na prihodnjo misijo PLATO (PLAnetarni tranziti in oscilacije zvezd), ki jo bo leta 2026 začela Evropska vesoljska agencija," je dejal prof. Gizon.
Skupina je svoje rezultate objavila v reviji Astronomy and Astrophysics. Njihov prispevek je naslovljen »Pregled tranzitnih najmanjših kvadratov. II. Odkrivanje in potrjevanje 17 novih planetov velikosti od sub do Zemlje v sistemih z več planetov iz K2. "
