Et spejlbillede af Jorden og solen

Blandt de mere end 4, 000 kendte exoplaneter, KOI-456.04 er noget særligt:​​mindre end dobbelt så stor som Jorden, den kredser om en sollignende stjerne. Og det gør det med en stjerne-planet afstand, der kunne tillade planetariske overfladetemperaturer, der befordrer liv. Objektet blev opdaget af et hold ledet af Max Planck Institute for Solar System Research i Göttingen. Dens værtsstjerne, kaldet Kepler-160, faktisk udsender synligt lys; de centrale stjerner på næsten alle andre exoplaneter, på den anden side, udsender infrarød stråling, er mindre og svagere end solen og tilhører derfor klassen af ​​røde dværgstjerner.

Rumteleskoper som CoRoT, Kepler, og TESS har gjort det muligt for forskere at opdage omkring 4000 ekstrasolare planeter (planeter omkring fjerne stjerner) inden for de sidste 14 år. De fleste af disse planeter er på størrelse med gasgiganten Neptun, omkring fire gange Jordens størrelse, og i relativt tætte kredsløb omkring deres respektive værtsstjerner. Men forskere har også opdaget nogle exoplaneter så små som Jorden, der potentielt kan være stenet. Og en håndfuld af disse små planeter er også i den rigtige afstand til deres værtsstjerne for potentielt at have moderate overfladetemperaturer for tilstedeværelsen af ​​flydende overfladevand - den væsentlige ingrediens for liv på Jorden. "Det fulde billede af beboelighed, imidlertid, indebærer også et kig på stjernens kvaliteter, " forklarer MPS-forsker og hovedforfatter af det nye studie Dr. René Heller. Indtil videre, næsten alle exoplaneter, der er mindre end dobbelt så store som Jorden, der har potentiale for clement-overfladetemperaturer, er i kredsløb om en rød dværg.

Røde dværgstjerner er kendt for deres ekstremt lange levetid. Livet på en exoplanet i kredsløb om en gammel rød dværgstjerne kunne potentielt have haft dobbelt så lang tid end livet på Jorden til at dannes og udvikle sig. Men strålingen fra en rød dværgstjerne er for det meste infrarød frem for synligt lys, som vi kender det. Mange røde dværge er også berygtede for at udsende højenergiblus og for at stege deres planeter, som senere ville blive beboelig, med forbedret stjernelysstyrke, så længe disse stjerner er unge. I øvrigt, deres svaghed kræver, at enhver beboelig planet er så tæt på stjernen, at stjernens tyngdekraft begynder at deformere planeten væsentligt. Den resulterende tidevandsopvarmning i planeten kan udløse fatal global vulkanisme. Alt sammen, planeternes beboelighed omkring røde dværgstjerner er stærkt omdiskuteret i det videnskabelige samfund.

I deres nye forskningsartikel, holdet af forskere fra MPS, Sonneberg Observatorium, universitetet i Göttingen, University of California i Santa Cruz, og fra NASA rapporterer nu opdagelsen af ​​en planetkandidat mindre end dobbelt så stor som Jorden og med moderat belysning fra en sollignende stjerne. I en afstand af lidt over 3000 lysår fra solsystemet, stjernen Kepler-160 var placeret i synsfeltet for Keplers primære mission og blev kontinuerligt observeret fra 2009 til 2013. Dens radius på 1,1 solradier, dens overfladetemperatur på 5200 grader Celsius (300 grader mindre end solen), og dens meget sollignende stjernelysstyrke gør den til en astrofysisk skildring af vores egen moderstjerne.

Kepler-160 har i omkring seks år været kendt for at være værtsstjerne for to exoplaneter, kaldet Kepler-160b og Kepler-160c. Begge disse planeter er væsentligt større end Jorden og i relativt tætte kredsløb omkring deres stjerne. Deres overfladetemperaturer ville helt sikkert gøre dem varmere end en bageovn og alt andet end gæstfri for livet, som vi kender det. Men små variationer i omløbsperioden for planeten Kepler-160c gav forskerne en signatur på en tredje planet, som endnu ikke var bekræftet.

Holdet af tyske og amerikanske videnskabsmænd vendte nu tilbage til Kepler-160's arkivdata for at søge efter yderligere planeter omkring den stjerne og for at verificere den planetariske oprindelse af perturberen i Kepler-160c's kredsløb. Heller og hans kolleger havde tidligere haft succes med at finde i alt 18 exoplaneter i gamle Kepler-data.

Når man leder efter exoplaneter, videnskabsmænd leder normalt efter gentagne lysstyrkevariationer af stjerner. Disse midlertidige dæmpninger, normalt kun én procent eller mindre af den tilsyneladende stjernelysstyrke, kan være forårsaget af planeter, der passerer deres værtsstjernes skiver set fra Jorden. Michael Hippkes nøgleidé, medforfatter til det nye værk, og Heller skulle bruge en detaljeret fysisk model af stjernernes lysstyrkevariation i stedet for at søge efter et trinlignende spring-til-dæmpning og derefter spring-tilbage-til-normal lysstyrkemønster i stjernernes lyskurver. Denne bokslignende tilnærmelse plejede at være standard søgeteknik i næsten to årtier. "Vores forbedring er særlig vigtig i søgningen efter små, Planeter på størrelse med jorden, " Heller forklarer. "Det planetariske signal er så svagt, at det næsten helt er skjult i støjen fra dataene. Vores nye søgemaske er lidt bedre til at adskille et ægte exoplanetarisk signal fra støjen i de kritiske tilfælde, " tilføjer Heller.

Deres nye søgealgoritme var afgørende for opdagelsen af ​​den nye transitplanetkandidat KOI-456.04. "Vores analyse tyder på, at Kepler-160 ikke kredser af to, men af ​​i alt fire planeter, " Heller opsummerer den nye undersøgelse. En af de to planeter, som Heller og hans kolleger fandt, er Kepler-160d, den tidligere mistænkte planet ansvarlig for Kepler-160c's forvrængede kredsløb. Kepler-160d viser ingen transit i stjernens lyskurve, og det er derfor blevet bekræftet indirekte. Den anden planet, formelt en planetkandidat, er KOI-456.04, sandsynligvis en transitplanet med en radius på 1,9 jordradius og en omløbsperiode på 378 dage. I betragtning af dens sollignende værtsstjerne, den meget jordlignende omløbsperiode resulterer i en meget jordlignende isolation fra stjernen - både hvad angår mængden af ​​det modtagne lys og i forhold til lysfarven. Lys fra Kepler-160 er synligt lys meget ligesom sollys. Alt taget i betragtning, KOI-456.04 sidder i et område af stjernernes beboelige zone - afstandsområdet omkring en stjerne, der tillader flydende overfladevand på en jordlignende planet - der kan sammenlignes med Jordens position omkring solen.

"KOI-456.01 er relativt stor sammenlignet med mange andre planeter, der anses for potentielt beboelige. Men det er kombinationen af ​​denne mindre end dobbelt størrelse af Jordens planet og dens værtsstjerne af soltypen, der gør den så speciel og velkendt, " præciserer Heller. Som en konsekvens, overfladeforholdene på KOI-456.04 kan ligne dem, der er kendt på Jorden, forudsat at dens atmosfære ikke er for massiv og ikke-jordlignende. Mængden af ​​lys modtaget fra dens værtsstjerne er omkring 93 procent af det sollys, der modtages på Jorden. Hvis KOI-456.04 har en overvejende inert atmosfære med en mild jordlignende drivhuseffekt, så ville dens overfladetemperatur være +5 grader Celsius i gennemsnit, hvilket er omkring ti grader lavere end Jordens gennemsnitlige globale temperatur.

Det kan på nuværende tidspunkt ikke helt udelukkes, at KOI-456.04 i virkeligheden er et statistisk stik eller en systematisk målefejl i stedet for en ægte planet. Holdet vurderer, at chancerne for en planetarisk natur af KOI-456.04 er omkring 85 % pro planet. Obtaining a formal planetary status requires 99%. While some of the Earth's most powerful ground-based telescopes might be able to validate this candidate with observations of one of its upcoming transits, there is also a good chance that the PLATO space mission of ESA will be capable of a confirmation. PLATO is scheduled for launch in 2026 and one of its major science goals is the discovery of Earth-sized planets around sun-like stars. The MPS is currently building the PLATO Data Center and deeply involved in the PLATO mission. If PLATO will be oriented in such a way as to re-observe the field of view of the Kepler primary mission, then KOI-456.04 will have a chance of being confirmed and studied in even more detail with PLATO.