Uusi menetelmä auttaa etsimään häikäiseviä ulkomaalaisia ​​maailmoja

Kuuma Jupiter

Taiteilijan käsitys kuumasta Jupiterista, sameasta Jupiterin kaltaisesta planeetasta, joka kiertää hyvin lähellä tähteä. (Kuvan luotto: T.Pyle (SSC)/ASA/JPL-Caltech)



Ryhmä tähtitieteilijöitä käyttää uutta menetelmää etsimään vaikeasti havaittavia vieraita planeettoja: Mittaamalla planeettojen päivä- ja yöpuolta tulevan valon määrän välistä eroa, tähtitieteilijät ovat havainneet tähän mennessä 60 uutta maailmaa.

Tutkijat käyttivät tekniikansa käyttöön NASAn Kepler -avaruusteleskoopin tietoja. Kun he olivat kouluttaneet tietokoneita metsästämään maailmoja, tutkijat julkaisivat koneet yli 140 000 tähdelle. Ensimmäisessä sukelluksessaan tiedemiehet kohdistuivat vain tähtiin, joilla ei ollut tunnettuja planeettoja (vaikka joidenkin järjestelmien epäillään isännöivän planeettoja). Tietokoneohjelma etsi tähtijärjestelmästä tulevan valon määrän muutoksia, jotka voisivat johtua siitä, että kaukoputki näki vuorotellen lähellä kiertävän planeetan päivän- ja sen jälkeen yöpuolen.





'Etsimme valoa, jonka planeetat heijastavat isäntätähdistään', Yalen yliopiston jatko-opiskelija Sarah Millholland kertoi Space.comille sähköpostitse. Hän ja hänen kirjoittajansa Greg Laughlin, Yalen tähtitieteen professori, käyttävät ohjelmaansa tunnistamaan eksoplaneettoja, jotka muuten olisivat jääneet huomaamatta Keplerin tiedoista. [ 7 tapaa löytää vieraita planeettoja ]

Normaalisti Kepler tunnistaa eksoplaneetat kauttakulkumenetelmän kautta. Kun planeetta kulkee tähtensä ja auringon väliin, Kepler havaitsee valon määrän pienenevän jyrkästi, koska etäinen maailma on estänyt sen, ja se nousee jälleen, kun planeetta siirtyy eteenpäin. Tutkijoiden uusi menetelmä tutkii myös, miten ohitseva planeetta muuttaa tähtivaloa, mutta aivan uudella tavalla.



'Tämä [uusi] planeettojen metsästysmenetelmä käyttää samantyyppistä dataa kuin kauttakulut ... mutta se edellyttää erilaisen signaalin etsimistä tiedoista', Millholland sanoi.

Hehkuva maailmoja

Perinteisesti tiedemiehet ovat luottaneet kourallisiin menetelmiin planeettojen metsästämiseksi. Eräs tekniikka, nimeltään radiaalinen nopeus (RV), paljasti ensimmäisenä kaukaisen maailman ja seurasi, kuinka massiivinen planeetta voi saada emotähtensä heilumaan. Ja käyttämällä toista tekniikkaa, jota kutsutaan suoraksi kuvantamismenetelmäksi, tutkijat ottavat valokuvia eksoplaneeteista, mutta tätä menetelmää voidaan soveltaa vain suuriin maailmoihin, jotka kiertävät kaukana tähdistään.



Mutta Kepler -avaruusteleskoopin ansiosta siirtomenetelmä hallitsee eksoplaneetan tilaa. Kepler paljasti noin neljä vuotta kestäneen ensisijaisen tehtävänsä aikana tuhansia potentiaalisia ja vahvistettuja maailmoja. (Kepler -avaruusalusta käytetään nyt mm toissijainen tehtävä, nimeltään K2 .) Avaruusaluksella on lukuetu: Kun laitteet, jotka pystyvät etsimään planeettoja suoran kuvantamisen ja RV -menetelmien avulla, voivat keskittyä vain yhteen tähtiin kerrallaan, Kepler voi kerätä valoa tuhansista tähdistä samanaikaisesti.

Mutta eksoplaneettojen etsinnän kauttakulkumenetelmällä on myös rajoituksia. Jotta planeetta voisi estää tähtensä valon, sen on kiertävä maan ja kantatähden välistä näkölinjaa. Jokaiselle planeetalle, jonka Kepler on havainnut, on todennäköisesti vielä 99, jota se ei voinut nähdä arvio, jonka tekijä on tähtitieteen bloggaaja ja astrofyysikko Ethan Siegel. Se on hirveän paljon kadonneita maailmoja.

Millholland ja Laughlin eivät tyytyneet jättämään kaikkia näitä planeettoja piiloon. He käyttivät Keplerin tietoja etsimään maailmoja, joita heidän tähdensä valaisevat, aivan kuten aurinko valaisee kuun kasvot ja aurinkokuntamme planeetat (minkä vuoksi aurinkokuntamme planeetat näyttävät tähdiltä yötaivas). Kun avaruusolento on tähtensä lähellä, se säteilee hämärää valoa yöpuoleltaan (pidätetystä lämmöstä), ja kun eksoplaneetta on tähden toisella puolella, se heijastaa valoa emotähdestään (päivän ). Jos nämä vaihtelut näkyvät Keplerin tiedoissa, ne voivat paljastaa planeetan läsnäolon.

Sen jälkeen kun tutkijat olivat varmistaneet, että ohjelma pystyi tunnistamaan jo tunnetut kuumat kaasujättilät hehkunsa perusteella, tutkijat käänsivät ohjelmansa yli 140 000 Kepler-tähdelle. Uusi tekniikka sai 60 aiemmin tunnistamatonta kaasujättiläistä ehdokasta, jotka eivät kulje auringossaan.

Tarkkuutensa rajoitusten vuoksi Kepler voi metsästää vain lähellä olevien kaasujättiläisten planeettojen-niin kutsuttujen kuumien Jupiterien-hehkua. Tulevat välineet suuremmalla tarkkuudella voisivat laajentaa menetelmää pienempiin maailmoihin, Millholland sanoi.

Verrattuna tähden häikäisevään valonheittimeen, planeetan hehku on erittäin heikko. Tähtitoiminta, kuten auringonpilkut ja soihdut, voi antaa vääriä positiivisia tuloksia planeettojen etsinnässä. Siksi, Millholland sanoi, kaikkia uuden menetelmän havaintoja olisi seurattava RV-menetelmän mittauksilla; he eivät ole vielä käyttäneet RV: tä uudessa tutkimuksessa raportoitujen 60 havainnon seurantaan.

'RV -havainnot ovat välttämättömiä planeetan ehdokkaiden vahvistamiseksi', hän sanoi. (Monet Keplerin havaitsemat 'kiinnostavat kohteet' vahvistetaan myös RV-mittauksilla.) 'Lähellä olevat jättiläiset tuottavat suuria RV-signaaleja, joten niiden pitäisi olla helposti havaittavissa', Millholland sanoi.

Millholland ja Laughlin aloittivat tähdillä, joilla ei ollut tunnettuja tai epäiltyjä planeettoja, mutta lopulta he aikovat käyttää menetelmää etsimään kaasujättiläitä järjestelmistä, joiden tiedetään jo isännöivän pieniä maailmoja.

Tämä menetelmä voisi auttaa ratkaisemaan mysteerin siitä, miten ja missä kuumia Jupitereja muodostuu, kirjoittajien mukaan.

Ennen muiden tähtien ympärillä olevien planeettojen ensimmäisiä löytöjä planeetan evoluutiomallit - jotka perustuivat Maan aurinkokuntaan - asettivat kaasujättiläisten syntymän kaukana tähdistään, samalla tavalla kuin missä Jupiter ja muut jättiläisplaneetat kiertävät aurinkoa. Joten kun ensimmäiset eksoplaneettojen metsästykset paljastivat kuumia Jupitereita, tutkijat hämmästyivät. Johtava hypoteesi oli, että nämä massiiviset kaasumaiset maailmat olivat muuttaneet sisäänpäin muodostuessaan kaukaa.

Mutta useita vuosia sitten jotkut tiedemiehet ehdottivat, että kuumia Jupitereita saattoi muodostua lähemmäksi tähteä. Laughlin on yksi niistä, jotka kyseenalaistavat siirtolaismallin. Toisen tutkimuslinjan jälkeen Laughlin ennusti, että heidän tähtiensä lähellä syntyneillä kuumilla Jupitereilla olisi pienimuotoisia sisarplaneettoja, joiden kiertorata ei ole linjassa vanhemman tähden kiertoradan kanssa. (Maan aurinkokunnassa kahdeksan planeettaa kiertää eräänlaisena litteänä levynä auringon ympäri.) Pian hän ja Millholland suunnittelevat kiinnittävänsä huomionsa tunnettuihin kallioisten maailmojen kokoelmiin, joissa on outoja kiertoradalla, metsästäen piilotettuja kaasujättiläitä.

Tutkimus julkaistiin vuonna Astronomical Journal 4. elokuuta, jolloin Kepler -kentän pohjoisen pallonpuoliskon tarkkailukausi päättyy, Millholland sanoi. Hän sanoi, että useat pohjoisen pallonpuoliskon tutkijat ryhtyvät etsimään hehkuvia maailmoja ensi keväänä.

'Jos käytämme tätä tekniikkaa löytääksemme järjestelmiä kuumilla Jupitereilla ja väärin kohdistetut pienet planeetat , se olisi todiste tästä kuuman Jupiterin muodostumisen teoriasta ', Millholland sanoi. Pariskunta aikoo lähitulevaisuudessa käyttää menetelmää sellaisten tähtien koettamiseen, jotka vastaanottavat oudosti linjassa olevia kiviplaneettoja sen jälkeen, kun 60 uutta maailmaa on vahvistettu radiaalinopeusmenetelmällä.

'Olisi parasta tutkia näitä järjestelmiä erikseen', hän sanoi.

Seuraa Nola Taylor Reddia osoitteessa @NolaTRedd , Facebook tai Google+ . Seuraa meitä osoitteessa @Spacedotcom , Facebook tai Google+ . Alunperin julkaistu Space.com .