Borgervidenskabsmand ser komethaler, der striber forbi en fjern stjerne

Citizen scientist Thomas Jacobs var den første til at se afslørende tegn på, at en komet kredsede om en fjern stjerne overvåget af Kepler Space Observatory. Professor Saul Rappaport (Massachusetts Institute of Technology; MIT) og hans team samarbejdede derefter med Jacobs for at rapportere opdagelsen i ny forskning offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Opdagelsen markerer første gang, at tilstedeværelsen af ​​et objekt så lille som en komet er blevet udledt ved at observere fald i lysintensiteten fra en stjerne. Sådanne fald signalerer normalt krydsninger af planeter eller andre objekter foran stjernen, som midlertidigt blokerer en lille brøkdel af dets lys. I dette tilfælde var tingene anderledes, forskerne var i stand til at udvælge kometens hale, et spor af gas og støv, som blokerede omkring en tiendedel af 1 procent af stjernens lys, da kometen strøg forbi.

"Det er forbløffende, at noget, der er flere størrelsesordener mindre end Jorden, kan detekteres bare ved, at det udsender en masse affald, " siger Saul Rappaport, professor emeritus i fysik ved MITs Kavli Institut for Astrofysik og Rumforskning. "Det er ret imponerende at kunne se noget så lille, så langt væk."

Dataene kom fra NASAs Kepler-rumteleskop, et stjerneobservatorium, der blev sendt ud i rummet i 2009. I fire år, rumfartøjet overvågede omkring 200, 000 stjerner for dyk i stjernelys forårsaget af transiterende exoplaneter. Til dato, missionen har identificeret og bekræftet mere end 2, 400 exoplaneter, hovedsageligt kredsende stjerner i stjernebilledet Cygnus, ved hjælp af automatiserede algoritmer, der hurtigt gennemgår Keplers data, leder efter de karakteristiske dips. De mindste exoplaneter, der er fundet indtil videre, måler omkring en tredjedel af Jordens størrelse. kometer, sammenlignet med, spænder over flere fodboldbaner, eller en lille by på deres største, gør dem utroligt svære at få øje på.

Alt dette ændrede sig den 18. marts i år, da Thomas Jacobs, en amatørastronom, der gjorde det til sin hobby at finkæmme Keplers data, var i stand til at udvælge flere nysgerrige lysmønstre midt i støjen. Jacobs er en del af 'Planet Hunters' borgerforskerprojekt etableret af Yale University, som får amatørastronomer til at søge efter exoplaneter.

Tanken var, at det menneskelige øje måske kunne se ting, som en computer ville gå glip af, Professor Rappaport forklarer - "Jeg kunne nævne 10 typer ting, som disse mennesker har fundet i Kepler-data, som algoritmer ikke kunne finde, på grund af mønstergenkendelsesevnen i det menneskelige øje".

I Jacobs' søgen, han opdagede tre usædvanlige dyk i lyset fra KIC 3542116, en svag stjerne placeret 800 lysår fra Jorden - han markerede begivenhederne og advarede professor Rappaport, som han tidligere havde samarbejdet med for at fortolke sine resultater. Yderligere tre transitter blev efterfølgende fundet af Rappaport og holdet.

"Vi sad på det her i en måned, fordi vi ikke vidste, hvad det var" husker Rappaport "- planetpassager ser ikke sådan ud! - Så gik det op for mig; 'Hej, disse ligner noget, vi har set før...'". I en typisk planetarisk transit, den resulterende lyskurve ligner et 'U', med et skarpt dyk, så en lige så kraftig stigning, som et resultat af at en planet først blokerer lidt, så meget, derefter lidt af lyset, når det bevæger sig hen over stjernen. Imidlertid, de lyskurver, som Jacobs identificerede, virkede asymmetriske, med et skarpt dyk, efterfulgt af en mere gradvis stigning.

Rappaport indså, at asymmetrien i lyskurverne lignede desintegrerende planeter, med lange spor af affald, der ville fortsætte med at blokere en smule lys, når planeten bevæger sig væk fra stjernen. Imidlertid, sådanne desintegrerende planeter kredser om deres stjerne, transit gentagne gange. I modsætning, Jacobs havde ikke observeret et sådant periodisk mønster i de transitter, han identificerede. "Vi troede, den eneste form for krop, der kunne gøre det samme og ikke gentage, er en, der sandsynligvis bliver ødelagt i sidste ende, " siger Rappaport. Med andre ord, i stedet for gentagne gange at kredse om stjernen, genstandene skal have passeret, så til sidst fløjet for tæt på stjernen, og fordampet. "Det eneste, der passer til regningen, og har en lille nok masse til at blive ødelagt, er en komet."

Rappaport spurgte Keplers Lead Data Analyst, Jon Jenkins (NASA Ames Research Center), at veje ind. Jenkins kiggede kritisk på dataene og udelukkede muligheden for instrumentelle artefakter eller forurening fra andre stjerner. "Dette er et fascinerende objekt, og vi skulle være helt sikre på, at vi forstod signalet, før vi gik videre med den videnskabelige fortolkning, " sagde Jenkins. I dette tilfælde, det er tydeligt, at signalet gør, Ja, stammer fra KIC 3542116-systemet. "Jeg er imponeret over den store mangfoldighed og bredden af ​​de opdagelser, der er gjort med Kepler Mission-data."

Medforfatter Andrew Vanderburg fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, mener, at det faktum, at disse seks 'eksokometer' ser ud til at have passeret meget tæt på deres stjerne i de sidste fire år, rejser nogle spændende spørgsmål - svarene på dem kan afsløre nogle sandheder om vores eget solsystem:"Hvorfor er der så mange kometer i de indre dele af disse solsystemer?" Vanderburg siger, "Er dette en ekstrem bombardementæra i disse systemer? Det 'Sene Heavy Bombardment' var et importstadium i dannelsen af ​​vores eget solsystem, da videnskabsmænd mener, at et stort antal asteroider 'bombardede' klippeplaneterne, og kan faktisk have været ansvarlig for først at bringe vand til Jorden. Forskerne siger, at i fremtiden, den MIT-ledede mission TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) vil fortsætte den type forskning udført af Kepler "At studere exokometer kan give os et indblik i, hvordan bombardement sker i andre solsystemer" hypoteser Vanderburg, som kunne føre til åbenbaringer om begyndelsen af ​​livet på Jorden.