18 – Sì, 18 – Nuovi esopianeti delle dimensioni della Terra sono stati trovati nei dati di Keplero
Gli scienziati che lavorano con i dati della missione Kepler hanno scoperto altri 18 mondi delle dimensioni della Terra. Il team ha utilizzato un metodo più nuovo e più rigoroso per esaminare i dati per trovare questi pianeti. Tra i 18 c'è il più piccolo pianeta extrasolare mai trovato.
Il Missione di Keplero ha avuto molto successo e ora sappiamo di più di 4.000 esopianeti in sistemi solari distanti. Ma c'è un errore di campionamento compreso nei dati di Kepler: è stato più facile per la navicella trovare pianeti grandi piuttosto che piccoli. La maggior parte degli esopianeti Keplero sono mondi enormi, vicini per dimensioni ai giganti gassosi Giove e Saturno.
È facile capire perché è così. Ovviamente, gli oggetti più grandi sono più facili da trovare rispetto agli oggetti più piccoli. Ma un team di scienziati in Germania ha sviluppato un modo per setacciare i dati di Keplero e ha trovato 18 piccoli pianeti delle dimensioni della Terra. Questo è significativo.
'Il nostro nuovo algoritmo aiuta a tracciare un'immagine più realistica della popolazione di esopianeti nello spazio'.
Michael Hippke, Osservatorio Sonneberg.
Nel caso in cui non hai familiarità con le tecniche di caccia ai pianeti, e la navicella spaziale Kepler in particolare, ha usato quello che viene chiamato ' metodo di transito ” di trovare pianeti. Ogni volta che un pianeta passa davanti alla sua stella, si parla di transito. Kepler è stato messo a punto per rilevare il calo di luce delle stelle causato dal transito di un esopianeta.
Il calo della luce delle stelle è minuscolo e molto difficile da rilevare. Ma Keplero è stato costruito per questo scopo. Il veicolo spaziale Kepler, in combinazione con osservazioni di follow-up con altri telescopi, potrebbe anche determinare le dimensioni del pianeta e persino ottenere un'indicazione della densità del pianeta e di altre caratteristiche.
Mentre il pianeta si sposta davanti alla sua stella, la luminosità della stella diminuisce, per poi tornare al suo livello precedente quando il transito è completo. Credito immagine:NASA, ESA, G. Bacon (STSc)
Gli scienziati sospettavano fortemente che i dati di Kepler non fossero rappresentativi della popolazione di esopianeti a causa del bias di campionamento. Tutto si riduce alle specifiche di come Kepler utilizza il metodo di transito per trovare esopianeti.
Poiché Kepler ha esaminato oltre 200.000 stelle per rilevare cali di luce stellare causati da esopianeti in transito, gran parte dell'analisi dei dati di Kepler doveva essere eseguita da computer. (Non ci sono abbastanza studenti laureati in astronomia impoveriti nel mondo per fare il lavoro.) Quindi gli scienziati si sono affidati ad algoritmi per setacciare i dati di Keplero per i transiti.
'Gli algoritmi di ricerca standard tentano di identificare improvvisi cali di luminosità', spiega il dott. René Heller di MPS, primo autore delle pubblicazioni attuali. “In realtà, però, un disco stellare appare leggermente più scuro ai margini che al centro. Quando un pianeta si muove davanti a una stella, quindi inizialmente blocca meno luce stellare rispetto a metà del transito. L'oscuramento massimo della stella si verifica al centro del transito appena prima che la stella diventi di nuovo gradualmente più luminosa', spiega.
È qui che il rilevamento degli esopianeti diventa complicato. Non solo un pianeta più grande provoca un calo di luminosità maggiore rispetto a un pianeta più piccolo, ma anche la luminosità di una stella fluttua naturalmente, rendendo i pianeti più piccoli ancora più difficili da rilevare.
Il trucco per Heller e il team di astronomi è stato quello di sviluppare un algoritmo diverso o forse più 'intelligente' che tenga conto della curva di luce di una stella. Per un osservatore come Keplero, il centro della stella è il più luminoso, e i grandi pianeti causano un'oscuramento della luce molto distinto e rapido. Ma che dire dell'orlo, o dell'arto, di una stella. Era possibile che i transiti di pianeti più piccoli non venissero rilevati in quella luce più fioca?
Il nuovo algoritmo di Heller, Rodenbeck e Hippke non cerca bruschi cali di luminosità come i precedenti algoritmi standard, ma il caratteristico, graduale oscuramento e ripristino. Questo rende il nuovo algoritmo di ricerca dei transiti molto più sensibile ai piccoli pianeti delle dimensioni della Terra. Credito immagine: NASA/SDO (Sole), MPS/René Heller
Migliorando la sensibilità dell'algoritmo di ricerca, il team è stato in grado di rispondere a questa domanda con un convincente 'sì'.
'Nella maggior parte dei sistemi planetari che abbiamo studiato, i nuovi pianeti sono i più piccoli'.
Kai Rodenbeck, Università di Gottinga, MPS.
'Il nostro nuovo algoritmo aiuta a tracciare un'immagine più realistica della popolazione di esopianeti nello spazio', riassume Michael Hippke del Sonneberg Observatory. 'Questo metodo costituisce un significativo passo avanti, soprattutto nella ricerca di pianeti simili alla Terra'.
Il risultato? 'Nella maggior parte dei sistemi planetari che abbiamo studiato, i nuovi pianeti sono i più piccoli', ha affermato il coautore Kai Rodenbeck dell'Università di Göttingen e del Max Planck Institute for Solar System Research. Non solo hanno trovato altri 18 pianeti delle dimensioni della Terra, ma hanno anche trovato il più piccolo esopianeta, solo il 69% delle dimensioni della Terra. E il più grande dei 18 è appena il doppio della Terra. Questo è in netto contrasto con la maggior parte degli esopianeti trovati da Keplero, che sono nella gamma di dimensioni di Giove e Saturno.
Non solo questi nuovi pianeti sono piccoli, ma sono più vicini alle loro stelle rispetto ai loro fratelli scoperti in precedenza. Quindi non solo il nuovo algoritmo ci fornisce un'immagine più accurata delle popolazioni di esopianeti in base alle dimensioni, ma ci fornisce anche un'immagine più chiara delle loro orbite.
A causa della loro vicinanza alle loro stelle, la maggior parte di questi pianeti sono roventi con temperature superficiali superiori a 100 gradi Celsius e alcuni superiori a 1.000 gradi Celsius. Ma c'è un'eccezione: uno di loro orbita attorno a una stella nana rossa e sembra essere nella zona abitabile, dove l'acqua liquida può persistere.
Potrebbero esserci esopianeti più piccoli nascosti nei dati di Kepler. Finora, Heller e il suo team hanno utilizzato la loro nuova tecnica solo su alcune delle stelle esaminate da Keplero. Si sono concentrati su poco più di 500 stelle Kepler che erano già note per ospitare esopianeti. Cosa troveranno se esamineranno le altre 200.000 stelle?
È un fatto scientifico che ogni metodo di misurazione di qualcosa ha un bias di campionamento intrinseco. È uno dei limiti di qualsiasi studio scientifico. Il team dietro questo nuovo algoritmo per gli esopianeti riconosce pienamente che il loro metodo potrebbe contenere anche un bias di campionamento.
Quasi tutti gli esopianeti conosciuti sono più grandi della Terra e generalmente grandi quanto il pianeta gassoso Nettuno. I 18 pianeti appena scoperti (qui in arancione e verde), per fare un confronto, sono molto più piccoli di Nettuno, tre dei quali persino più piccoli della Terra e due più grandi della Terra. Planet EPIC 201238110.02 è l'unico dei nuovi pianeti abbastanza freddo da ospitare potenzialmente acqua liquida sulla sua superficie. Credito immagine: NASA/JPL (Nettuno), NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Terra), MPS/René Heller
I pianeti più piccoli in orbite più distanti possono avere periodi orbitali molto lunghi. Nel nostro Sistema Solare, Plutone impiega 248 anni per completare un'orbita intorno al Sole. Per rilevare un pianeta del genere, potrebbero essere necessari fino a 248 anni di osservazione prima di rilevare un transito.
Anche così, proiettano che troveranno più di 100 altri esopianeti delle dimensioni della Terra nel resto dei dati di Kepler. Sono parecchi, ma potrebbe essere una stima modesta, considerando che i dati di Kepler coprono oltre 200.000 stelle.
La forza del nuovo algoritmo di ricerca si estenderà oltre i dati di Keplero. Secondo il prof. Dr. Laurent Gizon, amministratore delegato di MPS, anche le future missioni di caccia ai pianeti potranno utilizzarlo per perfezionare i propri risultati. “Questo nuovo metodo è particolarmente utile anche per prepararsi all'imminente PIATTO (PLAnetary Transits and Oscillations of Stars) che sarà lanciata nel 2026 dall'Agenzia Spaziale Europea”, ha affermato il Prof. Gizon.
Il team ha pubblicato i risultati sulla rivista Astronomia e Astrofisica . Il loro articolo è intitolato “Sondaggio sui minimi quadrati di transito. II. Scoperta e convalida di 17 nuovi pianeti di dimensioni da sotto a super-Terra in sistemi multi-pianeti dal K2.