Grudzień 2011 przejdzie do historii, gdy ludzkość po raz pierwszy wykryje planetę wielkości Ziemi wokół innej gwiazdy podobnej do Słońca, powiedział Francois Fressin, astronom z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Fressin i jego zespół użyli statku kosmicznego Kepler do poszukiwania dwóch skalistych światów - jednego nieco większego od Ziemi i drugiego nieco mniejszego od Wenus.
Dwie planety, o nazwach Kepler-20e i 20f, są najmniejszymi dotychczas znalezionymi planetami. Mają średnice 11 000 km (6900 mil) i 13 190 km (8200 mil) - co odpowiada 0,87 i 1,03 razy Ziemi. Astronomowie oczekują, że te światy będą miały skaliste kompozycje, więc ich masy powinny być mniejsze niż 1,7 i 3 razy większe od ziemskich.
Oba światy są częścią układu wielu planet z pięcioma planetami wokół tej samej gwiazdy i znajdują się około 1000 lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorze Liry. „Ludzie mogą wskazać ten obszar na niebie i powiedzieć, że właśnie tam rozpoczęła się era egzo-Ziemi”, powiedział Fressin, dodając, że dwa skaliste światy są zbyt blisko swojej gwiazdy - a zatem zbyt gorące - aby nadawać się do zamieszkania.
Kepler-20e krąży co 6,1 dni w odległości 4,7 miliona mil. Kepler-20f krąży co 19,6 dnia w odległości 10,3 miliona mil. Ze względu na ciasne orbity są one ogrzewane do temperatur 760 stopni Celsjusza (1400 stopni Fahrenheita) i 426 ° C (800 stopni F.)
Układ słoneczny, w którym istnieją te planety, jest dość niezwykły, w którym planety skaliste i gazowe zmieniają się w swoich pozycjach zamiast być podzielone na grupy jak w naszym własnym Układzie Słonecznym.
Pierwsza planeta to świat podobny do Neptuna; następnie pierwsza skalista planeta, Kepler 20e; następny to kolejny świat Neptuna; Następnym jest następny skalisty świat 20f, a następnie kolejna planeta gazowa podobna do Neptuna.
„A więc, duży, mały, duży, mały, duży - co do tej pory nie było w żadnym innym systemie” - powiedział David Charbonneau z Harvard University. „Byliśmy zaskoczeni, że znaleźliśmy ten system planet typu flip-flopping. To bardzo różni się od naszego Układu Słonecznego. ”
Ponadto wszystkie planety są bardzo zwarte, leżące w orbicie Merkurego wokół naszego Słońca.
Ten niezwykły system przemiennych planet może wcale nie być niezwykły, ponieważ nasza próbka układów słonecznych jest wciąż stosunkowo niewielka.
„To naprawdę problem dla naszej społeczności do wyjaśnienia” - powiedziała Linda Elkins-Tanton, dyrektor Departamentu Magnetycznego Terapii na Ziemi w Waszyngtonie w odpowiedzi na pytanie czasopisma dotyczące dynamiki takiego systemu. „Naprawdę rzucamy wyzwanie społeczności ze względu na to, dlaczego tak się stało, i może być tak, że nasz Układ Słoneczny może być w mniejszości”.
Astronomowie nie sądzą, że planety Kepler-20 uformowały się w obecnych lokalizacjach. Zamiast tego musieli uformować się dalej od swojej gwiazdy, a następnie migrowali do wewnątrz, prawdopodobnie poprzez interakcje z dyskiem materiału, z którego wszyscy się utworzyli. Pozwoliło to światom zachować regularne odstępy pomimo naprzemiennych rozmiarów.
„Uważamy, że migrowali, ponieważ nie możemy sobie wyobrazić tego wszystkiego tak blisko gwiazdy, gdzie jest ciepło, a tylko części materiału są w stałej postaci”, powiedział Charbonneau dla magazynu Space. „Uważamy, że miejsce narodzin świata podobnego do Neptuna znajduje się dalej od gwiazdy, a następnie z czasem migrują planety. Nie zdziwiłoby się, gdybyśmy obserwowali więcej takich systemów podczas naszej eksploracji”.
Nick Gautier, naukowiec projektu Kepler, zapytany, kiedy zespół Keplera może znaleźć planetę „najlepszą z obu światów” - taką, która ma odpowiedni rozmiar i odpowiednie miejsce do zamieszkania, powiedziała, że może ją znaleźć w ciągu najbliższego roku lub dwóch, ale misja Keplera może wymagać rozszerzenia, aby zapewnić znalezienie Świętego Graala egzoplanet - takiego, który jest podobny do Ziemi.
Kepler identyfikuje „obiekty zainteresowania”, szukając gwiazd, które lekko się ściemniają, co może wystąpić, gdy planeta przecina twarz gwiazdy. Aby potwierdzić przelotową planetę, astronomowie szukają gwiazdy, która kołysze się, gdy jest grawitacyjnie szarpana przez swojego orbitującego towarzysza (metoda znana jako prędkość radialna).
Promieniowy sygnał prędkości dla planet o masie od jednej do kilku mas Ziemi jest zbyt mały, aby można go było wykryć za pomocą obecnej technologii. Dlatego też należy zastosować inne techniki, aby potwierdzić, że przedmiotem zainteresowania jest naprawdę planeta.
Różne sytuacje mogą naśladować ściemnianie z przelotowej planety. Na przykład zaćmieniowy układ gwiazd podwójnych, którego światło miesza się z gwiazdą Kepler-20, wytworzyłoby podobny sygnał. Aby wykluczyć takich oszustów, zespół przeprowadził symulację milionów możliwych scenariuszy z Blenderem - niestandardowym oprogramowaniem opracowanym przez Fressin i Willie Torres z CfA. Doszli do wniosku, że szanse są zdecydowanie na korzyść planet Kepler-20e i 20f.
Fressin i Torres wykorzystali również Blendera, aby potwierdzić istnienie Kepler-22b, planety w strefie zamieszkałej swojej gwiazdy, ogłoszonej przez NASA na początku tego miesiąca. Jednak ten świat był znacznie większy niż Ziemia.
„Te nowe planety są znacznie mniejsze niż jakakolwiek dotychczas odkryta planeta krążąca wokół gwiazdy podobnej do Słońca”, dodał Fressin.
Do dalszego czytania:
Paper in Natura
