Borgerforskere opdager fem-planet system

I sin søgen efter exoplaneter - planeter uden for vores solsystem - sporer NASAs Kepler-teleskop bag Jorden, måling af lysstyrken af ​​stjerner, der potentielt kan være vært for planeter. Instrumentet identificerer potentielle planeter omkring andre stjerner ved at se efter fald i stjernernes lysstyrke, der opstår, når planeter krydser foran, eller transit, dem. Typisk, computerprogrammer markerer stjernerne med disse lysstyrkefald, så ser astronomer på hver enkelt og beslutter, om de virkelig kan være vært for en planetkandidat.

I løbet af de tre år af K2-missionen, 287, 309 stjerner er blevet observeret, og titusinder mere ruller ind med få måneders mellemrum. Så hvordan gennemgår astronomer alle disse data?

Gå ind i Exoplanet Explorers borgerforskerprojekt, udviklet af UC Santa Cruz astronom Ian Crossfield og Caltech stabsforsker Jessie Christiansen. Exoplanet Explorers er vært på Zooniverse, en online platform til crowdsourcing-forskning.

"Folk hvor som helst kan logge på og lære, hvordan rigtige signaler fra exoplaneter ser ud, og derefter se gennem faktiske data indsamlet fra Kepler-teleskopet for at stemme om, hvorvidt et givet signal skal klassificeres som en transit eller ej, eller bare støj, " siger Christiansen. "Vi har hvert potentielt transitsignal set på af minimum 10 personer, og hver skal have mindst 90 procent af 'ja'-stemmerne for at komme i betragtning til yderligere karakterisering."

I begyndelsen af ​​april, kun to uger efter den første prototype af Exoplanet Explorers blev sat op på Zooniverse, den blev vist i en tre-dages begivenhed på ABC Australia tv-serien Stargazing Live. I de første 48 timer efter projektet blev introduceret, Exoplanet Explorers modtog over 2 millioner klassifikationer fra mere end 10, 000 brugere. Inkluderet i den søgning var et helt nyt datasæt fra K2-missionen - reinkarnationen af ​​den primære Kepler-mission, sluttede for tre år siden. K2 har et helt nyt synsfelt og afgrøde af stjerner, som man kan søge efter planeter omkring. Ingen professionel astronom havde endnu kigget dette datasæt igennem, kaldet C12.

Tilbage i Californien, Crossfield og Christiansen sluttede sig til NASA-astronomen Geert Barentsen, der var i Australien, ved at undersøge resultaterne, efterhånden som de kom ind. Ved at bruge dybden af ​​transitkurven og den periodicitet, hvormed den vises, de lavede skøn for, hvor stor den potentielle planet er, og hvor tæt den kredser om sin stjerne. På showets anden aften, forskerne diskuterede demografien af ​​planetkandidaterne fundet indtil videre - 44 planeter på størrelse med Jupiter, 72 Neptun-størrelse, 44 på størrelse med jorden, og 53 såkaldte Super Earth's, som er større end Jorden, men mindre end Neptun.

"Vi ønskede at finde en ny klassificering, som ville være spændende at annoncere på den sidste aften, så vi var oprindeligt ved at finkæmme planetkandidaterne for at finde en planet i den beboelige zone - området omkring en stjerne, hvor flydende vand kunne eksistere, " siger Christiansen. "Men det kan tage lidt tid at validere, for at sikre, at det virkelig er en rigtig planet og ikke en falsk alarm. Så, vi besluttede at lede efter et multiplanetsystem, fordi det er meget svært at få et utilsigtet falsk signal fra flere planeter."

Efter denne beslutning, Barentsen gik for at få en kop te. Da han kom tilbage, Christiansen havde sorteret de crowdsourcede data for at finde en stjerne med flere transitter og opdagede en stjerne med fire planeter, der kredsede om den. Tre af de fire planeter havde 100 procent "ja"-stemmer fra over 10 personer, og den resterende havde 92 procent "ja"-stemmer. Dette er det første multi-planet system af exoplaneter, der er opdaget udelukkende ved crowdsourcing.

Efter opdagelsen blev annonceret på Stargazing Live, Christiansen og hendes kolleger fortsatte med at studere og karakterisere systemet, døbt K2-138. De statistisk validerede sættet af planetsignaler som værende "ekstremt sandsynligt, " ifølge Christiansen, at være signaler fra sande planeter. De fandt også ud af, at planeterne kredser i et interessant matematisk forhold kaldet en resonans, hvor hver planet er næsten præcis 50 procent længere tid om at kredse om stjernen end den næste planet længere inde. Forskerne fandt også en femte planet på den samme kæde af resonanser, og antydninger af en sjette planet også. Et papir, der beskriver systemet, er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astronomisk Tidsskrift .

Dette er det eneste system med en kæde af ubrudte resonanser i denne konfiguration, og kan give ledetråde til teoretikere, der ønsker at låse op for mysterierne omkring planetdannelse og migration.

"Den urværk-lignende kredsløbsarkitektur af dette planetariske system minder stærkt om Jupiters galileiske satellitter, " siger Konstantin Batygin, assisterende professor i planetarisk videnskab og Van Nuys Page Scholar, som ikke var involveret i undersøgelsen. "Orbital kommensurabilitet mellem planeter er grundlæggende skrøbelige, så nutidens konfiguration af K2-138 planeterne peger klart på et ret blidt og laminært dannelsesmiljø af disse fjerne verdener."

"Nogle aktuelle teorier tyder på, at planeter dannes ved en kaotisk spredning af sten og gas og andet materiale i de tidlige stadier af planetsystemets liv. disse teorier vil næppe resultere i en så tæt pakket, ordnet system som K2-138, ", siger Christiansen. "Det spændende er, at vi fandt dette usædvanlige system med hjælp fra den brede offentlighed."

Papiret har titlen "K2-138-systemet:En næsten-resonant kæde af fem sub-neptunske planeter opdaget af borgerforskere."