Jordstørrelse, planet med beboelig zone fundet skjult i tidlige NASA Kepler-data

Et hold af transatlantiske videnskabsmænd, ved at bruge genanalyserede data fra NASAs Kepler-rumteleskop, har opdaget en exoplanet på størrelse med Jorden, der kredser i sin stjernes beboelige zone, området omkring en stjerne, hvor en klippeplanet kunne understøtte flydende vand.

Forskere opdagede denne planet, kaldet Kepler-1649c, når man ser gennem gamle observationer fra Kepler, som bureauet gik på pension i 2018. Mens tidligere søgninger med en computeralgoritme fejlidentificerede det, forskere, der gennemgik Kepler-data, tog et andet kig på signaturen og genkendte den som en planet. Ud af alle exoplaneter fundet af Kepler, denne fjerne verden - beliggende 300 lysår fra Jorden - ligner mest Jorden i størrelse og estimeret temperatur.

Denne nyligt åbenbarede verden er kun 1,06 gange større end vores egen planet. Også, mængden af ​​stjernelys, den modtager fra sin værtsstjerne, er 75 % af den mængde lys, Jorden modtager fra vores sol - hvilket betyder, at exoplanetens temperatur også kan ligne vores planets. Men i modsætning til Jorden, den kredser om en rød dværg. Selvom ingen er blevet observeret i dette system, denne type stjerne er kendt for stjernernes opblussen, der kan gøre en planets miljø udfordrende for ethvert potentielt liv.

"Dette spændende, en fjern verden giver os endnu større håb om, at en anden Jord ligger blandt stjernerne, venter på at blive fundet, " sagde Thomas Zurbuchen, associeret administrator for NASA's Science Mission Directorate i Washington. "De data indsamlet af missioner som Kepler og vores Transiting Exoplanet Survey Satellite [TESS] vil fortsætte med at give fantastiske opdagelser, efterhånden som videnskabssamfundet forfiner sine evner til at lede efter lovende planeter år efter år."

Der er stadig meget, der er ukendt om Kepler-1649c, inklusive dens atmosfære, som kan påvirke planetens temperatur. Nuværende beregninger af planetens størrelse har betydelige fejlmargener, som alle værdier inden for astronomi, når man studerer objekter så langt væk. Men baseret på hvad man ved, Kepler-1649c er især spændende for forskere, der leder efter verdener med potentielt beboelige forhold.

Der er andre exoplaneter, der vurderes at være tættere på Jorden i størrelse, såsom TRAPPIST-1f og, ved nogle beregninger, Teegarden c. Andre kan være tættere på Jorden i temperatur, såsom TRAPPIST-1d og TOI 700d. Men der er ingen anden exoplanet, der anses for at være tættere på Jorden i begge disse værdier, som også ligger i dens beboelige zone.

"Ud af alle de forkert mærkede planeter har vi fundet, denne er særligt spændende – ikke kun fordi den er i den beboelige zone og på størrelse med jorden, men på grund af hvordan det kan interagere med denne naboplanet, " sagde Andrew Vanderburg, en forsker ved University of Texas i Austin og førsteforfatter på papiret udgivet i dag i The Astrofysiske tidsskriftsbreve . "Hvis vi ikke havde set over algoritmens arbejde i hånden, vi ville have savnet det."

Kepler-1649c kredser så tæt om sin lille røde dværgstjerne, at et år på Kepler-1649c kun svarer til 19,5 jorddage. Systemet har en anden stenet planet af omtrent samme størrelse, men den kredser om stjernen i omkring halvdelen af ​​afstanden til Kepler-1649c, svarende til, hvordan Venus kredser om vores Sol på omkring halvdelen af ​​den afstand, som Jorden gør. Røde dværgstjerner er blandt de mest almindelige i galaksen, hvilket betyder, at planeter som denne kunne være mere almindelige, end vi tidligere troede.

Leder efter falske positive

Tidligere, Forskere på Kepler-missionen udviklede en algoritme kaldet Robovetter til at hjælpe med at sortere gennem de enorme mængder data produceret af Kepler-rumfartøjet, administreret af NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley. Kepler søgte efter planeter ved hjælp af transitmetoden, stirrer på stjerner, på udkig efter fald i lysstyrken, når planeter passerede foran deres værtsstjerner.

Det meste af tiden, disse fald kommer fra andre fænomener end planeter – lige fra naturlige ændringer i en stjernes lysstyrke til andre kosmiske objekter, der passerer forbi – hvilket får det til at se ud som om en planet er der, når den ikke er det. Robovetters opgave var at skelne de 12% af dips, der var rigtige planeter, fra resten. De signaturer Robovetter fastslog at være fra andre kilder blev mærket "falske positive, "betegnelsen for et testresultat, der fejlagtigt er klassificeret som positivt.

Med et enormt antal vanskelige signaler, astronomer vidste, at algoritmen ville lave fejl og skulle dobbelttjekkes - et perfekt job for Kepler False Positive Working Group. Det hold gennemgår Robovetters arbejde, gennemgår hver falsk positiv for at sikre, at de virkelig er fejl og ikke exoplaneter, sikre, at færre potentielle opdagelser overses. Det viser sig, Robovetter havde forkert mærket Kepler-1649c.

Selvom videnskabsmænd arbejder på at automatisere analyseprocesser yderligere for at få mest muligt videnskab ud af et givet datasæt, denne opdagelse viser værdien af ​​at dobbelttjekke automatiseret arbejde. Selv seks år efter, at Kepler holdt op med at indsamle data fra det oprindelige Kepler-felt - en plet af himlen, den stirrede på fra 2009 til 2013, før vi fortsatte med at studere mange flere regioner - denne strenge analyse afslørede en af ​​de mest unikke jordanaloger, der er opdaget endnu.

En mulig tredje planet

Kepler-1649c er ikke kun en af ​​de bedste matcher til Jorden med hensyn til størrelse og energi modtaget fra dens stjerne, men det giver et helt nyt udseende på sit hjemmesystem. For hver ni gange den ydre planet i systemet kredser om værtsstjernen, den indre planet kredser næsten præcis fire gange. Det faktum, at deres baner matcher i et så stabilt forhold, indikerer, at systemet i sig selv er ekstremt stabilt og sandsynligvis vil overleve i lang tid.

Næsten perfekte periodeforhold er ofte forårsaget af et fænomen kaldet orbital resonans, men et ni-til-fire forhold er relativt unikt blandt planetsystemer. Normalt tager resonanser form af forhold som to-til-en eller tre-til-to. Selvom det ikke er bekræftet, sjældenheden af ​​dette forhold kunne antyde tilstedeværelsen af ​​en mellemplanet, med hvilken både de indre og ydre planeter drejer synkront, skabe et par tre-til-to resonanser.

Holdet ledte efter beviser på sådan en mystisk tredje planet, uden resultater. Imidlertid, det kan skyldes, at planeten er for lille til at se eller har en kredsløbshældning, der gør den umulig at finde ved hjælp af Keplers transitmetode.

På den ene eller anden måde, dette system giver endnu et eksempel på en planet på størrelse med Jorden i den beboelige zone af en rød dværgstjerne. Disse små og dunkle stjerner kræver, at planeter kredser ekstremt tæt for at være inden for den zone – ikke for varm og ikke for kold – for at livet, som vi kender det, potentielt kan eksistere. Selvom dette enkelte eksempel kun er et blandt mange, der er stigende beviser for, at sådanne planeter er almindelige omkring røde dværge.

"Jo flere data vi får, jo flere tegn vi ser, der peger på forestillingen om, at potentielt beboelige og jordiske exoplaneter er almindelige omkring denne slags stjerner, " sagde Vanderburg. "Med røde dværge næsten overalt omkring vores galakse, og disse små, potentielt beboelige og stenede planeter omkring dem, chancen for, at en af ​​dem ikke er så anderledes, end vores jord ser en smule lysere ud."