ケプラーミッションのデータを扱う科学者たちは、地球サイズの世界をさらに18個発見しました。チームは、これらの惑星を見つけるためにデータをくまなく調べる、より新しい、より厳しい方法を使用しました。 18の中でこれまでに発見された最小の太陽系外惑星です。
ケプラーの任務は非常に成功し、今では遠方の太陽系に4,000を超える太陽系外惑星が存在することがわかっています。しかし、ケプラーデータには理解されているサンプリングエラーがあります。宇宙船が小さな惑星よりも大きな惑星を見つける方が簡単でした。ケプラー系外惑星のほとんどは巨大な世界であり、ガスの巨星である木星と土星に近い大きさです。
なぜそうなのかは簡単に理解できます。明らかに、大きなオブジェクトは小さなオブジェクトよりも見つけやすいです。しかし、ドイツの科学者チームはケプラーのデータを精査する方法を開発し、地球とほぼ同じ大きさの18の小さな惑星を発見しました。これは重要です。
「私たちの新しいアルゴリズムは、宇宙空間での太陽系外惑星の集団のより現実的な絵を描くのに役立ちます。」
マイケル・ヒプケ、ゾンネベルク天文台。
惑星探査技術、特にケプラー宇宙船に慣れていない場合は、惑星を見つける「トランジットメソッド」と呼ばれる方法を使用しました。惑星がその星の前を通過するたびに、それはトランジットと呼ばれます。ケプラーは、太陽系外惑星の通過による星明かりの低下を検出するように微調整されました。
スターライトの低下はごくわずかであり、検出が非常に困難です。しかし、ケプラーはその目的のために建てられました。ケプラー宇宙船は、他の望遠鏡による追跡観測と組み合わせて、惑星のサイズを決定することもでき、惑星の密度やその他の特性を示すことさえできます。
科学者たちは、ケプラーのデータはサンプリングの偏りのために太陽系外惑星の母集団を代表していないと強く疑った。それはすべて、ケプラーが輸送方法を使用して太陽系外惑星を見つける方法の詳細に帰着します。
ケプラーは200,000を超える星を調べて、通過する太陽系外惑星によって引き起こされる星明かりの落ち込みを検出したため、ケプラーデータの分析の多くはコンピューターで行う必要がありました。 （この仕事をするのに十分な貧困な天文学大学院生は世界中にありません。）そのため、科学者はアルゴリズムを利用して、トランジットのケプラーデータを調べました。
「標準的な検索アルゴリズムは、明るさの急激な低下を識別しようとします」と、現在の出版物の最初の著者であるMPSのDr.RenéHellerは説明します。 「しかし、実際には、恒星の円盤は、中心よりも端が少し暗く見えます。そのため、惑星が星の前を移動する場合、最初は通過の中間時よりも少ないスターライトをブロックします。星の最大減光は、星が再び次第に明るくなる直前の通過の中心で発生します」と彼は説明します。
ここで、太陽系外惑星の検出が難しくなります。大きな惑星では、小さな惑星よりも明るさが大幅に低下するだけでなく、星の明るさも自然に変動するため、小さな惑星の検出はさらに困難になります。
ヘラーと天文学者のチームにとっての秘訣は、星の光度曲線を考慮に入れて、異なる、またはおそらく「よりスマートな」アルゴリズムを開発することでした。ケプラーのような観測者にとって、星の真ん中が最も明るく、大きな惑星は非常にはっきりとした、急速な光の減光を引き起こします。しかし、星の縁や手足についてはどうでしょう。小さな惑星の通過がその薄暗い光の中で検出されない可能性はありましたか？
検索アルゴリズムの感度を向上させることにより、チームは説得力のある「はい」でその質問に答えることができました。
「私たちが調査したほとんどの惑星系では、新しい惑星は最小です。」
カイ・ローデンベック、ゲッティンゲン大学、MPS。
「私たちの新しいアルゴリズムは、宇宙空間での太陽系外惑星の個体数をより現実的に描写するのに役立ちます」とゾンネベルク天文台のマイケルヒプケは要約しています。 「この方法は、特に地球に似た惑星の探索において、重要な前進を構成します。」
結果？ 「私たちが調査したほとんどの惑星系では、新しい惑星は最小です」とゲッティンゲン大学の共著者であるカイ・ローデンベックとマックス・プランク太陽系研究所は述べています。彼らはさらに18個の地球サイズの惑星を発見しただけでなく、地球のサイズの69％にすぎず、最小の太陽系外惑星を発見しました。そして、18のうち最大のものは、地球のサイズのわずか2倍です。これは、木星と土星のサイズ範囲にあるケプラーによって発見されたほとんどの太陽系外惑星とは対照的です。
これらの新しい惑星は小さいだけでなく、以前に発見された兄弟よりも星に近いです。したがって、新しいアルゴリズムにより、サイズ別の太陽系外惑星の集団のより正確な画像が得られるだけでなく、それらの軌道のより明確な画像も得られます。
星に近いため、これらの惑星のほとんどは表面温度が摂氏100度を超え、一部は摂氏1,000度を超える灼熱の星です。ただし、例外が1つあります。そのうちの1つは赤い矮星を周回し、液体の水が存在する可能性がある居住可能ゾーンにあるようです。
ケプラーのデータには、より小さな太陽系外惑星が隠されている可能性があります。これまでのところ、ヘラーと彼のチームは、ケプラーによって調査されたいくつかの星にのみ彼らの新しい技術を使用しました。彼らは、すでに太陽系外惑星をホストすることが知られている500を超えるケプラー星に焦点を当てました。彼らが他の200,000個の星を調べたら、彼らは何を見つけるでしょうか？
何かを測定するそれぞれの方法には固有のサンプリングバイアスがあることは科学的な事実です。これは、あらゆる科学的研究における制約の1つです。この新しい太陽系外惑星アルゴリズムの背後にあるチームは、彼らの方法がサンプリングバイアスを含むかもしれないことを完全に認めます。
より遠い軌道にある小さな惑星は、非常に長い軌道周期を持つことができます。私たちの太陽系では、冥王星は太陽の周りの1つの軌道を完了するのに248年かかります。そのような惑星を検出するには、トランジットを検出するまでに248年の観測が必要になる場合があります。
それでも、残りのケプラーデータから他の100個を超える地球サイズの太陽系外惑星が見つかると予測しています。これはかなりの数ですが、ケプラーのデータが200,000を超える星をカバーしていることを考えると、控えめな見積もりになる可能性があります。
新しい検索アルゴリズムの長所は、ケプラーのデータを超えています。 MPSのマネージングディレクターであるLaurent Gizon博士によると、将来の惑星狩猟ミッションでも結果を改善することができます。 「この新しい方法は、欧州宇宙機関が2026年に打ち上げるPLATO（PLAnetary Transits and Oscillations of stars）ミッションの準備にも特に役立ちます」とギゾン教授は述べています。
チームは彼らの結果をジャーナルAstronomy and Astrophysicsに発表しました。彼らの論文は「トランジット最小二乗調査。 II。 K2からの多惑星システムにおける17の新しい亜から超地球サイズの惑星の発見と検証。」
