Анализируя данные с ныне уже не существующего космического телескопа «Кеплер», ученые обнаружили 18 неизвестных ранее экзопланет, которые настолько малы, что их не заметили в ходе предыдущих поисковых кампаний. А один из этих обнаруженных миров является одной из самых маленьких известных экзопланет, а на другом вполне могут даже существовать благоприятные для жизни условия.
Астрономы обнаружили, наряду с прочими, экзопланету размером с Землю в обитаемой зоне возле красного карлика. Иллюстрация: M. Kornmesser/ESO
Ученые из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка (GPS), Геттингенского университета им. Георга-Августа и обсерватории Зоннеберг (Германия) провели повторную оценку части данных космического телескопа NASA «Кеплер», используя более чувствительный метод поиска, ими же и разработанный. Благодаря такому подходу, в общей базе данных миссии «Кеплер» можно будет найти дополнительно еще более 100 новых экзопланет, делятся ученые своими ожиданиями.
Небольшие планеты подтвердить труднее
На сегодняшний день известно чуть более 4000 экзопланет, вращающихся вокруг звезд вне нашей Солнечной системы. Из них около 96 процентов значительно больше нашей Земли, большинство из них более сопоставимы с размерами газовых гигантов Нептун или Юпитер. Однако этот процент явно не отражает реальные условия в космосе, потому что большие планеты гораздо легче обнаружить, чем маленькие. Но маленькие планеты особенно очаровывают и привлекают исследователей, так как они пробуждают надежду найти где-нибудь в космосе похожие на Землю миры.
18 недавно открытых экзопланет как раз и попадают в категорию планет размером с Землю, о чем сообщают ученые в журнале Astronomy & Astrophysics. Радиус самой маленькой из них составляет лишь 69 процентов радиуса Земли; самая же большая превосходит Землю чуть меньше чем в два раза. И всех их объединяет одна общая деталь: до сих пор все эти 18 планет в данных космического телескопа «Кеплер» не обнаруживались. А все потому, что обычные алгоритмы поиска не были достаточно чувствительными.
Поиск планет транзитным методом
В своих поисках далеких миров ученые обычно используют так называемый метод транзита, с помощью которого они сканируют звезды на предмет периодически повторяющихся снижений яркости. Каждый раз, когда экзопланета проходит по своей орбите перед звездой, она слегка затемняет ее. И в течение времени нахождения планеты перед своим светилом - обычно в течение нескольких часов, звезда видна наблюдателю несколько затемненной.
«Предыдущие алгоритмы поиска пытались определить резкие снижения яркости», - объясняет Рене Хеллер из MPS, ведущий автор текущих исследований. «На самом деле звезды проявляются немного темнее по краю, чем посередине. Когда планета движется перед звездой, она поначалу блокирует меньше звездного света. И только когда планета оказывается по ее центру, звезда кажется наиболее темной. А после этого она постепенно снова становится ярче», - добавляет он.
Все 18 недавно открытых экзопланет (здесь - оранжевые и зеленые) значительно меньше Нептуна. А некоторые даже меньше Земли. Иллюстрация: NASA/JPL (Neptun), NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Erde), MPS/René Heller
Большие планеты затемняют свою звезду настолько сильно, что это тонкое различие едва ли имеет значение для их обнаружения. Маленькие планеты, однако, создают для исследователей большие проблемы. В их случаях падение яркости зачастую настолько мало, что даже не всегда выделяется на фоне естественных колебаний яркости звезды и в шумах измерительного прибора. И вот теперь команда во главе с Рене Хеллером показала, что чувствительность метода транзита может быть значительно улучшена, если принять более реалистичное протекание яркости.
Данные из второго этапа миссии Kepler
В качестве пробного камня исследователи использовали данные космического телескопа NASA «Кеплер». На первом этапе миссии с 2009 по 2013 годы телескоп зафиксировал яркость более 100 тысяч звезд. Это позволило открыть более 2300 планет. После возникновения технической неисправности телескоп можно было использовать только в ограниченных пределах, но, тем не менее, к концу миссии в 2018 году он смог охватить своим взглядом еще более чем 100 000 других звезд.
Чтобы проверить потенциал своего нового алгоритма, исследователи сделали первый шаг к более наглядным данным второго этапа миссии. В частности, они повторно исследовали все 517 звезд, которые, как уже было известно, имели по крайней мере один спутник в виде планеты.
Новый алгоритм был использован для обнаружения ранее пропущенных экзопланет при старом алгоритме транзитного метода. Иллюстрация: NASA/SDO (Sonne), MPS/René Heller
И в дополнение к уже зарегистрированным ранее планетам, исследователи обнаружили еще 18, которые ранее были не замечены. «В большинстве изучаемых нами планетарных систем планеты, которые мы обнаружили, оказались самыми маленькими из всех остальных», - говорит соавтор Кай Роденбек из Геттингенского университета и MPS. Кроме того, они почти всегда обращаются вокруг своей звезды дальше, чем другие, уже известные планеты в этих системах. На поверхностях почти всех этих новых планет температуры превышают 100 градусов Цельсия, а у некоторых доходят даже до 1000 градусов по Цельсию.
Небольшая экзопланета в зоне обитания
И лишь одно из этих небесных тел представляет собой исключение: она кружит в так называемой обитаемой зоне вокруг красной карликовой звезды. На таком благоприятном расстоянии от своей звезды эта планета может обеспечить условия, при которых жидкая вода может присутствовать на ее поверхности, что есть одним из основных условий жизни в нашем понимании.
«Наш новый алгоритм помогает получить более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе», - говорит Михаэль Хиппке из обсерватории Зоннеберг. - «И наш новый метод является значительным шагом вперед специально для поиска планет, подобных Земле».
Захватывающие возможности
Конечно, исследователи не могут исключить того, что для отдельных планет их метод окажется «слепым». Особенно проблематичными в этом отношении являются, например, маленькие планеты, которые вращаются вокруг своей звезды на значительном расстоянии. Они обращаются вокруг своей звезды значительно дольше, чем планеты, близко вращающиеся вокруг своей звезды - затемняя ее через более длительные промежутки времени. Поэтому их и без того слабый сигнал идентифицировать еще сложнее.
Новый метод Хеллера и его коллег открывает невероятные возможности, потому что в дополнение к 517 звездам, которые уже были исследованы, миссия «Кеплер» собрала базы данных сотен тысяч других звезд. Исследователи рассчитывают на то, что в базах данных «Кеплера» с помощью своего метода они смогут найти еще более сотни других миров размером с Землю. «Этот новый метод важен также и для будущей миссии ESA PLATO», - считает Лоран Гизон, управляющий директор MPS. PLATO планируется запустить в космос в 2026 году, а затем с его помощью найти многочисленные системы экзопланет вокруг звезд, похожих на Солнце, и при этом еще более точно характеризовать их.
0
