RW Space

Ученые из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка, Геттингенского университета им. Георга Августа и обсерватории Соннеберг обнаружили сразу 18 планет размером с Землю за пределами Солнечной системы. Миры настолько малы, что предыдущие исследования их просто игнорировали. Один из них является одним из самых маленьких известных на сегодняшний день, а другой может предложить условия, благоприятные для жизни.

Исследователи повторно проанализировали часть данных от космического телескопа «Кеплер» с помощью нового и более чувствительного метода. По оценкам группы, их новый метод может найти более 100 дополнительных экзопланет во всем наборе данных миссии. Свои результаты ученые описывают в журнале Astronomy & Astrophysics.

На сегодняшний день известно более 4000 планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Из этих так называемых экзопланет около 96 процентов значительно больше нашей Земли, — большинство из них более сопоставимы с размерами газовых гигантов Нептуна или Юпитера. Однако этот процент, скорее всего, не отражает реальных условий в космосе, поскольку выслеживать маленькие планеты гораздо сложнее, чем большие. Более того, маленькие миры являются интересными целями, так как могут быть похожи на Землю и потенциально обитаемы.

18 недавно открытых миров попадают в категорию планет размером с Землю. Самый маленький из них составляет всего 69 процентов от размера Земли; самый большой чуть более чем вдвое больше радиуса Земли. У них есть еще одна общая черта: пока все 18 планет не могут быть обнаружены в данных космического телескопа «Кеплер». Обычные алгоритмы поиска не были достаточно чувствительными.

В своих поисках дальних миров ученые часто используют так называемый метод транзита для поиска звезд с периодически повторяющимися падениями яркости. Если у звезды есть планета, орбитальная плоскость которой совмещена с линией обзора от Земли, планета перекрывает небольшую долю звездного света, проходящего перед звездой один раз за орбиту.

«Стандартные алгоритмы поиска пытаются идентифицировать внезапные падения яркости», — объясняет доктор Рене Хеллер из MPS, первый автор текущих публикаций. «В действительности, звездный диск выглядит немного темнее на краю, чем в центре. Поэтому, когда планета движется перед звездой, она изначально блокирует меньше звездного света, чем в середине транзита. Максимальное затемнение звезды появляется в центре транзита как раз перед тем, как звезда снова постепенно становится ярче ».

Большие планеты, как правило, производят глубокие и четкие изменения яркости своих звезд-хозяев, поэтому едва заметное изменение яркости от центра к краю звезды играет важную роль в их открытии. Малые планеты, однако, ставят ученых перед огромными проблемами. Их влияние на яркость звезды настолько мало, что очень трудно отличить ее от естественных флуктуаций яркости звезды и от шума, который обязательно сопровождает любое наблюдение. Команда Рене Хеллера теперь может показать, что чувствительность метода транзита может быть значительно улучшена, если в алгоритме поиска предполагается более реалистичная кривая блеска.

Новый алгоритм ищет не резкие перепады яркости, как в предыдущих стандартных алгоритмах, а ищет характеристику, постепенное затемнение и восстановление. Это делает новый алгоритм поиска транзита намного более чувствительным к маленьким планетам размером с Землю.

«Наш новый алгоритм помогает нарисовать более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе», — резюмирует Майкл Хиппке из обсерватории Соннеберг. «Этот метод представляет собой значительный шаг вперед, особенно в поиске планет, подобных Земле».

Исследователи использовали данные космического телескопа NASA «Кеплер» в качестве испытательного набора для своего нового алгоритма. На первом этапе миссии с 2009 по 2013 год Кеплер зарегистрировал кривые блеска более 100 000 звезд, что привело к открытию более 2300 планет. После технического дефекта телескоп пришлось использовать в альтернативном режиме наблюдения, называемом миссией К2, но тем не менее он наблюдал более 100 000 звезд к концу миссии в 2018 году. В качестве первого тестового образца для их нового алгоритма, исследователи решили повторно проанализировать все 517 звезд из К2, которые, как уже было известно, содержат по крайней мере одну транзитную планету.

В дополнение к ранее известным планетам, исследователи обнаружили 18 новых объектов, которые ранее были упущены. «В большинстве планетных систем, которые мы изучали, новые планеты самые маленькие», — описывает результаты соавтор работы Кай Роденбек из Геттингенского университета и MPS. Более того, большинство новых планет вращаются вокруг своей звезды ближе, чем их ранее известные планетные спутники. Поэтому поверхности этих новых планет, вероятно, имеют температуры, значительно превышающие 100 градусов Цельсия, а некоторые даже имеют температуру до 1000 градусов по Цельсию. Исключение составляет только одно из тел: оно, вероятно, вращается вокруг своей красной карликовой звезды в так называемой обитаемой зоне. На таком благоприятном расстоянии от своей звезды эта планета может предложить условия, при которых на ее поверхности может появиться вода в жидком виде — одна из основных предпосылок для существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем на Земле.