Przejdź do treści

Wolontariusze odkrywają układ złożony z pięciu planet

W poszukiwaniu planet pozasłonecznych kosmiczny teleskop Keplera krąży po orbicie Ziemi, mierząc jasność gwiazd, które mogą posiadać planety. Instrument identyfikuje potencjalne planety wokół innych gwiazd, szukając spadków w ich jasności, do których dochodzi gdy planety przechodzą na ich tle. Programy komputerowe oznaczają te gwiazdy, których spadek jasności zanotowały a następnie astronomowie przyglądają się każdej z nich i decydują, czy może być za to odpowiedzialna planeta.

W ciągu trzech lat misji K2 zaobserwowano 287 309 gwiazd i dziesiątki tysięcy więcej co kilka miesięcy. W jaki sposób astronomowie przeglądają wszystkie te dane?

Exoplanet Explorers to społecznościowy projekt naukowy opracowany przez astronoma z UC Santa Cruz, Iana Crossfielda oraz pracownika naukowego Caltech, Jessie Christiansen. Exoplanet Explorers znajduje się na Zooniverse, internetowej platformie do badań crowdsourcingowych.

„Ludzie skądkolwiek mogą się zarejestrować i poznać, jak wyglądają prawdziwe sygnały z egzoplanet, a następnie przejrzeć rzeczywiste dane zebrane z teleskopu Keplera, aby zagłosować, czy zaklasyfikować dany sygnał jako tranzyt, czy po prostu szum. Każdy potencjalny sygnał tranzytowy analizowany jest przez co najmniej 10 osób, a każdy z nich potrzebuje przynajmniej 90% głosów na ‘tak’, aby można go było uwzględnić w dalszej charakterystyce” – mówi Christiansen.

Na początku kwietnia, zaledwie dwa tygodnie po utworzeniu wstępnego prototypu Exoplanet Explorers na Zooniverse, pojawił się na trzydniowym wydarzeniu w serialu telewizji ABC Australia – Stargazing Live. W ciągu pierwszych 48 godzin od wprowadzenia projektu eksperci Exoplanet Explorers otrzymali ponad 2 miliony klasyfikacji od ponad 10 000 użytkowników. W tym poszukiwaniu zawarte było zupełnie nowe zestawienie danych z misji K2 (reinkarnacja misji Kepler, która zakończyła się 3 lata temu). K2 ma całkowicie nowe pole widzenia i zbiór gwiazd, wokół których można szukać planet. Żaden zawodowy astronom nie obejrzał jeszcze tego zbioru danych, nazwanego C12.

Crossfield i Christiansen dołączyli do astronoma z NASA, Geerta Barentsena i jego badań wyników w miarę ich pojawiania się. Wykorzystując głębokość krzywej tranzytu i częstotliwość, z jaką się pojawiał, oszacowali jak duża jest potencjalna planeta i jak blisko swojej gwiazdy krąży. Drugiej nocy programu naukowcy omówili demografię dotychczas odkrytych planet – 44 planety wielkości Jowisza, 72 wielkości Neptuna, 44 wielkości Ziemi i 53 tak zwane superziemie, które są większe od Ziemi ale mniejsze od Neptuna.

„Chcieliśmy znaleźć nową klasyfikację, która byłaby sensacyjną do ogłoszenia w ostatnią noc, więc początkowo przeczesywaliśmy kandydatki na planety, aby znaleźć tę krążącą w strefie nadającej się do zamieszkania – rejon wokół gwiazdy, w którym może znajdować się woda w stanie ciekłym. Ale może zająć trochę czasu sprawdzenie, czy rzeczywiście jest to prawdziwa planeta, a nie fałszywy alarm. Dlatego postanowiliśmy poszukać układu złożonego z kilku planet, gdyż bardzo trudno jest uzyskać fałszywy sygnał kilku planet” – mówi Christiansen.

Christiansen posortowała zgromadzone dane, aby znaleźć gwiazdę z wieloma tranzytami i odkryła taką, wokół której krążą cztery planety. Trzy z miały miały 100% głosów na „tak” od ponad 10 osób a czwarta miała ich 92%. Jest to pierwszy wieloplanetarny układ odkryty w całości przez crowdsourcing.

Po ogłoszeniu odkrycia w Stargazing Live, Christiansen i jej koledzy kontynuowali badania i charakterystykę układu, nazwanego K2-138. Statystycznie potwierdzili zestaw sygnałów planet jako „bardzo prawdopodobne”, że są sygnałami z prawdziwych planet. Naukowcy odkryli także, że planety orbitują w interesującej relacji matematycznej, zwanej rezonansem, w którym każda planeta potrzebuje prawie dokładnie 50% dłuższego czasu, aby okrążyć gwiazdę, niż sąsiednia planeta krążąca bliżej gwiazdt. Znaleźli także piątą planetę w tym samym łańcuchu rezonansu oraz wskazówki na istnienie szóstej.

Jest to jedyny układ planetarny z szeregiem nieprzerwanych rezonansów w tej konfiguracji i może dostarczyć wskazówek teoretykom, którzy chcą odkryć tajemnice formowania się i wędrówki planet.

„Zegarmistrzowska architektura orbitalna tego układu planetarnego bardzo przypomina galileuszowe księżyce Jowisza. Współrzędne orbitalne planet są zasadniczo delikatne, więc dzisiejsza konfiguracja planet K2-138 wyraźnie wskazuje na dość łagodne środowisko formowania tych odległych światów” – mówi Konstantin Batygin, adiunkt nauk planetarnych i Van Nuys Page Scholar, który nie był zaangażowany w badania.

„Niektóre obecne teorie sugerują, że planety powstają w wyniku chaotycznego rozpraszania się skał i gazów oraz innej materii we wczesnych stadiach życia układu planetarnego, ale teorie te raczej nie doprowadzą do tak ścisłego, uporządkowanego systemu, jakim jest K2-138. To ekscytujące, że znaleźliśmy niecodzienny układ z pomocą ogółu społeczeństwa” – mówi Christiansen. 

Gwiazda centralna jest nieco mniejsza i chłodniejsza, niż Słońce. Pięć znanych planet ma rozmiary Ziemi i Neptuna. Planeta b może być skalista, ale planety c, d, e i f prawdopodobnie zawierają duże ilości lodu i gazu. Wszystkie pięć planet ma okresy orbitalne krótsze, niż 13 dni i wszystkie są niesamowicie gorące, od 430 - 980 stopni.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Citizen Scientists Discover Five-Planet System 

Źródło: Caltech

Na zdjęciu: Wizja artystyczna układu K2-138, pierwszego systemu wieloplanetarnego odkrytego przez społecznościowy projekt naukowy. Źródło: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)