Para saintis yang bekerja dengan data dari misi Kepler telah menemui 18 dunia bersaiz Bumi tambahan. Pasukan ini menggunakan kaedah menyikat data yang lebih baru dan lebih ketat untuk mencari planet-planet ini. Antara 18 adalah eksoplanet terkecil yang pernah dijumpai.
Misi Kepler sangat berjaya dan sekarang kita mengetahui lebih dari 4.000 eksoplanet di sistem suria yang jauh. Tetapi terdapat ralat persampelan yang difahami dalam data Kepler: lebih mudah bagi kapal angkasa untuk mencari planet besar daripada yang kecil. Sebilangan besar eksoplanet Kepler adalah dunia yang sangat besar, dekat dengan gergasi gas Jupiter dan Saturnus.
Sangat mudah untuk memahami mengapa ini berlaku. Jelas, objek yang lebih besar lebih senang dicari daripada objek yang lebih kecil. Tetapi sekumpulan saintis di Jerman telah mengembangkan cara untuk menjelajahi data Kepler dan mereka telah menemui 18 planet kecil yang berukuran seukuran Bumi. Ini penting.
"Algoritma baru kami membantu menarik gambaran yang lebih realistik mengenai populasi exoplanet di angkasa."
Michael Hippke, Balai Cerap Sonneberg.
Sekiranya anda tidak terbiasa dengan teknik memburu planet, dan kapal angkasa Kepler secara khusus, ia menggunakan apa yang disebut "metode transit" untuk mencari planet. Setiap kali planet melintas di depan bintangnya, itu disebut transit. Kepler disesuaikan untuk mengesan penurunan cahaya bintang yang disebabkan oleh transit eksoplanet.
Penurunan cahaya bintang sangat kecil dan sangat sukar dikesan. Tetapi Kepler dibina untuk tujuan tersebut. Kapal angkasa Kepler, dalam kombinasi dengan pemerhatian susulan dengan teleskop lain, juga dapat menentukan ukuran planet ini, dan bahkan dapat menunjukkan kepadatan planet dan ciri-ciri lain.
Para saintis sangat mengesyaki bahawa data Kepler tidak mewakili populasi eksoplanet kerana bias pengambilan sampel. Semuanya datang pada spesifik bagaimana Kepler menggunakan kaedah transit untuk mencari eksoplanet.
Sejak Kepler memeriksa lebih dari 200.000 bintang untuk mengesan penurunan cahaya bintang yang disebabkan oleh transit eksoplanet, banyak analisis data Kepler harus dilakukan oleh komputer. (Tidak ada pelajar lulusan astronomi yang miskin di dunia untuk melakukan kerja tersebut.) Oleh itu, saintis bergantung pada algoritma untuk menyatukan data Kepler untuk transit.
"Algoritma carian standard berusaha untuk mengenal pasti penurunan kecerahan secara tiba-tiba," jelas Dr René Heller dari MPS, pengarang pertama penerbitan semasa. "Pada hakikatnya, cakera bintang kelihatan sedikit lebih gelap di pinggir daripada di tengah. Apabila planet bergerak di hadapan bintang, maka pada mulanya ia menyekat cahaya bintang yang lebih sedikit daripada pada waktu transit. Peredupan maksimum bintang berlaku di pusat transit sebelum bintang menjadi lebih cerah secara beransur-ansur, ”jelasnya.
Di sinilah pengesanan exoplanet menjadi sukar. Bukan hanya planet yang lebih besar menyebabkan penurunan kecerahan yang lebih besar daripada planet yang lebih kecil, tetapi kecerahan bintang secara semula jadi juga berubah, menjadikan planet yang lebih kecil bahkan lebih sukar untuk dikesan.
Caranya bagi Heller dan pasukan ahli astronomi adalah dengan mengembangkan algoritma yang berbeza atau mungkin "lebih pintar" yang mengambil kira keluk cahaya bintang. Bagi pemerhati seperti Kepler, bahagian tengah bintang adalah yang paling terang, dan planet besar menyebabkan cahaya yang sangat jelas dan cepat. Tetapi bagaimana dengan pinggir, atau anggota badan, bintang. Mungkinkah transit planet-planet yang lebih kecil tidak dapat dikesan dalam cahaya malap itu?
Dengan meningkatkan kepekaan algoritma carian, pasukan dapat menjawab soalan itu dengan "ya" yang meyakinkan.
"Di kebanyakan sistem planet yang kita pelajari, planet baru adalah yang terkecil."
Kai Rodenbeck, Universiti Gottingen, MPS.
"Algoritma baru kami membantu menarik gambaran yang lebih realistik mengenai populasi exoplanet di angkasa," merangkum Michael Hippke dari Sonneberg Observatory. "Kaedah ini merupakan langkah maju yang penting, terutama dalam pencarian planet seperti Bumi."
Keputusan? "Di kebanyakan sistem planet yang kita pelajari, planet baru adalah yang terkecil," kata pengarang bersama Kai Rodenbeck dari University of Göttingen dan Max Planck Institute for Solar System Research. Bukan sahaja mereka menjumpai 18 planet bersaiz Bumi tambahan, tetapi mereka menjumpai eksoplanet terkecil, hanya 69% ukuran Bumi. Dan yang terbesar dari 18 hampir dua kali ukuran Bumi. Ini sangat berbeza dengan kebanyakan eksoplanet yang dijumpai oleh Kepler, yang berada dalam julat ukuran Musytari dan Saturnus.
Bukan hanya planet baru ini kecil, tetapi mereka lebih dekat dengan bintang mereka daripada adik-beradik mereka yang ditemui sebelum ini. Oleh itu, algoritma baru bukan sahaja memberi kita gambaran yang lebih tepat mengenai populasi exoplanet mengikut ukuran, tetapi juga memberi kita gambaran yang lebih jelas mengenai orbitnya.
Oleh kerana jaraknya dekat dengan bintang mereka, kebanyakan planet ini adalah hangus dengan suhu permukaan melebihi 100 Celsius, dan beberapa di antaranya melebihi 1,000 Celsius. Tetapi ada satu pengecualian: salah satunya mengorbit bintang kerdil merah dan nampaknya berada di zon yang dapat dihuni, di mana air cair mungkin berlarutan.
Mungkin terdapat lebih banyak eksoplanet yang lebih kecil yang tersembunyi dalam data Kepler. Sejauh ini, Heller dan pasukannya hanya menggunakan teknik baru mereka pada beberapa bintang yang diperiksa oleh Kepler. Mereka fokus pada lebih dari 500 bintang Kepler yang sudah diketahui menjadi tuan rumah eksoplanet. Apa yang akan mereka dapati jika mereka memeriksa 200,000 bintang yang lain?
Ini adalah fakta saintifik bahawa setiap kaedah mengukur sesuatu mempunyai bias persampelan yang wujud. Ini adalah salah satu kekangan dalam sebarang kajian ilmiah. Pasukan di sebalik algoritma exoplanet baru ini mengakui sepenuhnya bahawa kaedah mereka juga mungkin mengandungi bias persampelan.
Planet yang lebih kecil pada orbit yang lebih jauh boleh mempunyai tempoh orbit yang sangat panjang. Dalam Sistem Suria kita, Pluto mengambil masa 248 tahun untuk menyelesaikan satu orbit mengelilingi Matahari. Untuk mengesan planet seperti itu, mungkin diperlukan pemerhatian sehingga 248 tahun sebelum kami mengesan transit.
Walaupun begitu, mereka mengunjurkan bahawa mereka akan menemui lebih dari 100 eksoplanet berukuran Bumi yang lain di data Kepler yang lain. Itu cukup banyak, tetapi mungkin perkiraan sederhana, memandangkan data Kepler merangkumi lebih dari 200,000 bintang.
Kekuatan algoritma carian baru akan melampaui data Kepler. Menurut Prof Dr Laurent Gizon, Pengarah Urusan di MPS, misi pemburu planet masa depan juga dapat menggunakannya untuk menyempurnakan hasilnya. "Kaedah baru ini juga sangat berguna untuk mempersiapkan misi PLATO (PLAnetary Transit and Oscillations of stars) yang akan diluncurkan pada tahun 2026 oleh Agensi Angkasa Eropah", kata Prof Gizon.
Pasukan itu menerbitkan hasil mereka dalam jurnal Astronomy and Astrophysics. Makalah mereka bertajuk "Survei kuasa dua paling sedikit. II. Penemuan dan pengesahan 17 planet bersaiz sub-ke-super baru Bumi dalam sistem multi-planet dari K2. "
