Jeśli zbiór danych z misji Kepler jest jakimkolwiek wskazaniem, najczęstszym typem egzoplanet w naszej galaktyce nie są skaliste światy wielkości Ziemi ani gorące Jowiszowe. W rzeczywistości najczęściej spotykanym typem egzoplanety nie jest ten, który widzimy w naszym sąsiedztwie.
„Być może najbardziej niezwykłym odkryciem Keplera jest ilość planet od wielkości Ziemi do czterech razy większej od Ziemi”, powiedział Geoff Marcy, profesor astronomii na Uniwersytecie Kalifornijskim, przemawiając na spotkaniu American Astronomical Society w tym tygodniu w Waszyngtonie DC „Jest to zakres rozmiarów, który dominuje w ekwipunku planety Keplera i jest to zakres rozmiarów nie reprezentowany w naszym Układzie Słonecznym. Nie wiemy na pewno, z czego zbudowane są te planety i nie wiemy, jak się tworzą ”.
Te „mini-Neptunes”, jak je nazywała Marcy, stanowią ogromną próbkę w danych Keplera; około 75% planet znalezionych przez Keplera różni się wielkością między Ziemią a Neptunem, a przez cztery lata od pojawienia się danych Keplera naukowcy próbowali zrozumieć te planety.
„Zespół NASA Ames Kepler wykonał ogromną liczbę pomiarów i prac ilościowych” - powiedziała Marcy.
Podczas gdy powstały masy i zagęszczenia planet, astronomowie wciąż nie są pewni, jak się formują, czy też są zbudowani ze skały, wody lub gazu.
Zespół skoncentrował się na około 42 tych planetach. Dwie planety wyróżnione przez Marcy'ego w jego prezentacji są uważane za skaliste i noszą nazwy Kepler-99b i Kepler-406b. Oba są czterdzieści procent większe niż Ziemia i mają gęstość podobną do ołowiu. Planety krążą wokół swoich gwiazd-gospodarzy odpowiednio w czasie krótszym niż pięć i trzy dni, czyniąc te światy zbyt gorącymi dla życia, jakie znamy.
Zespół wykorzystał pomiary Dopplera gwiazd macierzystych planet, aby zmierzyć odruchowe drganie gwiazdy macierzystej, spowodowane przez przyciąganie grawitacyjne na gwiazdę wywierane przez orbitującą planetę. Zmierzone wahania odsłaniają masę planety: im wyższa masa planety, tym większe grawitacyjne holowanie gwiazdy, a tym samym większe wahania.
Mierzyli także zmierzone warianty czasowe tranzytu (TTV), aby określić, ile sąsiednich planet może szarpać się ze sobą, powodując przyspieszenie jednej planety i spowolnienie innej planety na swojej orbicie.
Pomiary te umożliwiają obliczenie masy i gęstości planet, a także ustalenie możliwego składu chemicznego tych światów. Większość pomiarów sugeruje, że mini-Neptunes mają skaliste jądro, ale niektóre mogą mieć gazową zewnętrzną powłokę wodoru lub helu. Niektóre mogą być po prostu kamieniste bez zewnętrznej powłoki.
„Uważamy, że dzieje się tak, że niektóre z tych planet mogą mieć wodę na skalistym jądrze” - powiedziała Marcy. „Większe planety mogą mieć ten sam skalisty rdzeń z dodatkiem gazu. W ten sposób otrzymujesz planety o wymiarach od 1 do 4 promieni ziemnych. Planety o niższej gęstości oznaczają wzrost ilości gazu na szczycie skalistego jądra. ”
„Głównym celem Keplera jest ustalenie częstości występowania planet o różnych rozmiarach i orbitach. Szczególnie interesujące w poszukiwaniu życia jest przewaga planet wielkości Ziemi w strefie nadającej się do zamieszkania - powiedziała Natalie Batalha, naukowiec misji Kepler w NASA Ames Research Center. „Ale w głębi naszego umysłu pojawia się pytanie: czy wszystkie planety wielkości Ziemi są skaliste? Czy niektóre z nich mogą być pomniejszonymi wersjami lodowych Neptunów lub parujących światów wody? Jaką część można rozpoznać jako krewnych naszej skalistej, ziemskiej kuli ziemskiej? ”
Zespół powiedział, że pomiary masy wykonane przez Doppler i TTV pomogą odpowiedzieć na te pytania. Wyniki wskazują, że duża część planet mniejszych niż 1,5 razy promień Ziemi może składać się z krzemianów, żelaza, niklu i magnezu, które znajdują się na planetach ziemskich tutaj w Układzie Słonecznym.
Uzbrojeni w tego rodzaju informacje naukowcy będą mogli przekształcić ułamek gwiazd kryjących planety wielkości Ziemi w ułamek gwiazd kryjących bona-fide planety skaliste. Jest to krok bliżej znalezienia środowiska nadającego się do zamieszkania poza Układem Słonecznym.
Marcy dodała później w dyskusji, że istnieje jeden rodzaj teleskopu, który byłby najbardziej pomocny: misja typu Terrestrial Planet Finder, która mierzyłaby temperaturę, rozmiar i parametry orbitalne planet tak małych jak nasza Ziemia w strefach zamieszkałych odległych układów słonecznych . Niestety, TPF został anulowany.
Przeczytaj więcej o badaniu mini-Neptunes tutaj.
